1.6.1 Clapeyronova rovnice – výpočet rovnovážné teploty

V trojném bodě vody při teplotě 0,01 °C je rovnovážný tlak par 611 Pa. Vypočítejte teplotu tání ledu za tlaku 10 MPa. K dispozici máte následující data pro vodu v trojném bodě:
ΔtáníHm = 6,009 kJ mol1,
ϱ(l) = 1 kg dm3, ϱ(s) = 0,917 kg dm3.
Při výpočtu předpokládejte, že jak entalpie tání tak rozdíl molárních objemů nezávisí na teplotě. Pro molární hmotnost vody použijte zaokrouhlenou hodnotu 18 g mol1.

Výsledek

T2 = 272,42 K (t = 0,73 °C)
táníVm = −1,629 . 103 dm3 mol1)

Postup

Hustoty převedeme na molární objemy a pak aplikujeme Clapeyronovu rovnici.

Audio

tabule/p6-1.1.gif tabule/p6-1.2.gif tabule/p6-1.3.gif

Jedná se o rovnováhu mezi kapalnou a tuhou fází (s–l). Na rovnovážné křivce známe jeden bod 1 (p1,T1) a teplo (vyměněné za konstantního tlaku = entalpii) fázového přechodu. Na této rovnovážné křivce chceme spočítat bod 2 tj. p2 při T2 . K výpočtu rovnováhy (s–l) využijeme Clapeyronovu rovnici.
Integrovaný tvar Clapeyronovy rovnice získáme integrací za předpokladu, že poměr změny entalpie ku změně objemu tání je na teplotě nezávislý.
U většiny látek teplota tání s tlakem nepatrně roste. Voda však tvoří výjimku, protože při teplotě tání je hustota tuhé fáze menší než hustota kapaliny.