Ecuación de Clausius–Clapeyron

\[\ln\left(\frac{P_2}{P_1}\right) = -\frac{\Delta H_{vap}}{R} \left( \frac{1}{T_2} - \frac{1}{T_1} \right)\]

Variables

P2presión de vapor a la temperatura T2

P1presión de vapor a la temperatura T1

dHvap[ΔHvap]entalpía de vaporización (J/mol)

Rconstante de los gases (8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹)

T2temperatura absoluta final (K)

T1temperatura absoluta inicial (K)

Descripción

¿Qué calcula esta fórmula?

La ecuación de Clausius–Clapeyron relaciona la presión de vapor con la temperatura y permite predecir cómo cambia la presión de vapor a partir de datos termodinámicos.

Es una de las ecuaciones más importantes del equilibrio de fases y la termodinámica.

Cuándo se utiliza

Se utiliza para estimar la presión de vapor a una nueva temperatura, determinar entalpías de vaporización o analizar el comportamiento del equilibrio líquido-vapor.

Ejemplo

Datos:

P1 = 101.3 kPa

T1 = 373.15 K

T2 = 393.15 K

ΔHvap = 40650 J/mol

R = 8.314 J·mol^-1·K^-1

Fórmula:

P2 = P1·e^((-ΔHvap/R)(1/T2−1/T1))

Sustitución:

P2 = 101.3 × e^((-40650/8.314)(1/393.15−1/373.15))

Resultado:

P2 ≈ 193 kPa

La presión de vapor aumenta significativamente al elevarse la temperatura.

Aplicaciones

Equilibrio de fases

Diseño de destilación

Ingeniería química

Termodinámica

Ciencias atmosféricas

Procesamiento de materiales

Nota

Esta forma integrada supone que la entalpía de vaporización permanece aproximadamente constante dentro del intervalo de temperaturas considerado y que el vapor se comporta idealmente.

Para intervalos amplios de temperatura o sistemas altamente no ideales, pueden requerirse correlaciones de presión de vapor más avanzadas.

La ecuación de Clausius–Clapeyron es ampliamente utilizada para estimar puntos de ebullición, presiones de vapor y propiedades de transición de fase.