Equilibrio sólido-líquido-vapor construcción de un diagrama de fases

1. Expresar la regla de las fases de Gibbs y explicar qué información proporciona en la construcción de un diagrama de fases.
La regla de las fases de Gibbs define los grados de libertad que posee el sistema dependiendo del tipo de variables que consideremos. Está determinada mediante la siguiente expresión:
F = C - P + 2
Donde:
F = número de grados de libertad
C = número de componentesP = número de fases presentes
2 = es el número de variables de estado del sistema (temperatura y presión)
Por lo general el efecto de la variación de la presión es despreciable, de esta forma se establece que: P = 1 atm = constante durante todo el experimento:
F = C - P + 1
Proporciona información como qué tanto se puede alterar las variables, de acuerdo a los grados de libertadcorrespondientes, por ejemplo: conocer que el punto de fusión es un punto fijo dado a temperatura y presión fijas, también lo que ocurre cuando coexisten dos fases (un grado de libertad): es posible mantener la microestructura de 2 fases mientras se modifica la temperatura del material (en un rango limitado). Y cuando se tienen dos grados de libertad, se puede variar tanto la temperatura como lacomposición en un rango limitado manteniendo la microestructura. (Uam. Docencia, 2010)
2. Explicar el concepto de grado de libertad.

Un grado de libertad, termodinámicamente hablando se refiere a las variables termodinámicas que representa los estados del sistema unívocamente. Es posible escogerlos de manera diferente, no obstante, el número de grados de libertad permanece igual. a la dimensión dela variedad y también a la dimensión de la variedad . (Quantum, Termodinámica, 2010)

3. Escribir las ecuaciones de Clapeyron y Clausius-Clapeyron, indicar el significado de los términos que aparecen en ellas y explicar en qué casos de equilibrio de fases se aplica cada una.

Ecuación de Clapeyron
Se aplica en el caso de un sistema de un componente, ya que permite calcular la pendiente deuna línea de equilibrio entre dos fases en el diagrama de fases P-T. (Uam, 2010)

Ecuación de Clapeyron

Donde ∆H es la entalpía de vaporización.
La ecuación de Clapeyron puede simplificarse para cambios de fase líquida-vapor y sólido-vapor con algunas aproximaciones. A bajas presiones , por lo que y si se considera el vapor como un gas ideal, se tiene que :

(Cie, Unam, 2010).Ecuación de Clausius-Clapeyron
Se aplica en únicamente en el caso para obtener la presión de vapor de un sólido o un líquido a una cierta temperatura, conocido otro punto de equilibrio entre las fases. Debido a que para llegar a esta expresión desde la ecuación. de Clapeyron se hace la aproximación de despreciar el volumen molar del sólido o del líquido frente al del gas, que además se supone es decomportamiento ideal. (Uam, 2010)
La relación entre la presión de vapor y la temperatura se encuentra dada por la:

donde T es la temperatura absoluta, R es la constante de los gases (8.314J/mol-K), ΔHvap es la entalpía molar de vaporización y C es una constante. La ecuación de Clausius-Clapeyron predice que una gráfica de ln P vs. 1/T debe de dar una línea recta con una pendiente igual a -ΔHvap/R. Así podemos utilizar una gráfica de presión de vapor contra temperatura para determinar la entalpía de vaporización de una sustancia, así:

(Brown, 2004).

4. Explicar qué representa el punto triple en un diagrama de fases. Proporcionar dos ejemplos.
El punto triple es el punto que india la temperatura mínima a la que la sustancia puede coexistir que coexisten en tres fases:sólido, líquido y gas. E s característico de cada sustancia. (Uam, 2010)

Ejemplo 1 Punto Triple del agua:



El punto B (punto triple) marca los valores de P y T en el que coexiste el agua en sus tres fases, sólido, liquido y gas.

Ejemplo 2 Punto triple del dióxido de carbono



El punto triple (triple point) marca los valores de P y T en el que coexiste el dióxido de carbono...