FÍSICO-QUÍMICA B AULA 3 PARTE 3

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Aplicação da Equação de Clapron-Lairon na Determinação de Entropia e Entalpia de Fusão de Sólidos
Resumo
Este vídeo aborda a aplicação da equação de Clapron-Lairon na determinação das propriedades termodinâmicas, como entropia e entalpia de fusão, de sólidos. A equação de Clapron-Lairon é uma ferramenta crucial na análise de equilíbrio de fases de substâncias puras, e este estudo demonstra como podemos utilizá-la para calcular essas propriedades em diferentes pressões. O artigo discute o desenvolvimento da equação e sua aplicação prática, mostrando como a inclinação da curva de equilíbrio sólido-líquido em um diagrama de fases pode revelar informações valiosas sobre as transições de fase de uma substância.
Introdução
A termodinâmica desempenha um papel fundamental na compreensão do comportamento das substâncias em diferentes condições de pressão e temperatura. O estudo das transições de fase, como a fusão de sólidos, é de grande importância em diversas áreas da ciência, desde a química até a física e a engenharia. Uma das ferramentas mais úteis para analisar equilíbrios de fases é a equação de Clapron-Lairon.
A equação de Clapron-Lairon é uma expressão que relaciona a variação da pressão com a variação da temperatura em uma transição de fase de uma substância pura. Neste artigo, exploraremos como essa equação pode ser utilizada para calcular a entropia e a entalpia de fusão de sólidos em diferentes condições de pressão.
Desenvolvimento
Para começar, vamos analisar a equação de Clapron-Lairon na sua forma geral:
Esta equação é uma poderosa ferramenta para determinar as propriedades de uma substância pura durante uma transição de fase. Quando aplicada à fusão de um sólido, podemos utilizar a entropia e a entalpia da fusão para obter informações valiosas sobre o processo.
A entropia de fusão e a entalpia de fusão podem ser relacionadas à inclinação da curva de equilíbrio sólido-líquido. A entalpia de fusão é sempre positiva, uma vez que é necessário fornecer energia para a fusão ocorrer. Além disso, o volume molar do líquido é geralmente maior que o volume molar do sólido, tornando a variação de volume positiva.
Portanto, podemos reescrever a equação de Clapron-Lairon da seguinte forma:
Esta equação nos permite calcular a inclinação da curva de equilíbrio sólido-líquido, que, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, pode ser expressa como:
Agora, com essas duas equações, podemos calcular a entropia de fusão e a entalpia de fusão. Vamos considerar um exemplo prático.
Exemplo Prático
Suponhamos um sólido cujo ponto de fusão, a 1 ATM, é de 427,15 K e possui um volume molar de 142 cm³ por mol. O volume molar do líquido nessas mesmas condições é de 152,6 cm³ por mol. Quando a pressão sobe para 1,2 MPC, o ponto de fusão aumenta para 429,2 K.
Usando a equação de Clapron-Lairon na forma integrada, podemos calcular a entropia e a entalpia de fusão do sólido. A inclinação da curva de equilíbrio sólido-líquido é dada pela expressão:
Conclusão
A equação de Clapron-Lairon é uma ferramenta valiosa na determinação de propriedades termodinâmicas de substâncias puras durante transições de fase. Neste artigo, demonstramos como essa equação pode ser utilizada para calcular a entropia e a entalpia de fusão de sólidos, com base na inclinação da curva de equilíbrio sólido-líquido em um diagrama de fases. A aplicação prática da equação foi exemplificada, destacando a importância dessa abordagem na análise de equilíbrios de fases em diferentes pressões. A compreensão dessas propriedades é essencial em diversas áreas da ciência e da engenharia, contribuindo para o avanço do conhecimento e o desenvolvimento de novos materiais e processos.