# Chimica per il liceo/I diagrammi di stato/Esercizi
## Diagrammi di Fase
#### Esercizio 54

Dal diagramma di fase dell'acqua, determina lo stato dell'acqua nelle seguenti condizioni:
(a) 35 °C e 85 kPa
(b) −15 °C e 40 kPa
(c) −15 °C e 0.1 kPa
(d) 75 °C e 3 kPa
(e) 40 °C e 0.1 kPa
(f) 60 °C e 50 kPa

#### Esercizio 55

Quali cambiamenti di fase si verificano quando l'acqua è soggetta a variazioni di pressione a temperatura costante di:
(a) 0.005 °C?
(b) 40 °C?
(c) −40 °C?

#### Esercizio 56

Le pentole a pressione permettono una cottura più rapida perché l'elevata pressione all'interno aumenta la temperatura di ebollizione dell'acqua. Una particolare pentola a pressione ha una valvola di sicurezza impostata per sfiatare il vapore se la pressione supera 3.4 atm. Qual è la temperatura massima approssimativa che può essere raggiunta all'interno di questa pentola? Spiega il tuo ragionamento.

#### Esercizio 57

Dal diagramma di fase del biossido di carbonio nella Figura 10.34, determina lo stato del CO₂ nelle seguenti condizioni:
(a) 20 °C e 1000 kPa
(b) 10 °C e 2000 kPa
(c) 10 °C e 100 kPa
(d) −40 °C e 500 kPa
(e) −80 °C e 1500 kPa
(f) −80 °C e 10 kPa

#### Esercizio 58

Determina i cambiamenti di fase che il biossido di carbonio subisce quando la pressione aumenta a temperatura costante di:
(a) −50 °C
(b) 50 °C Se la temperatura è mantenuta costante a −40 °C? E a 20 °C? (Consulta il diagramma di fase nella Figura 10.34.)

#### Esercizio 60

Il ghiaccio secco, CO₂(s), non fonde a pressione atmosferica. Sublima a una temperatura di −78 °C. Qual è la pressione più bassa alla quale CO₂(s) fonderà per formare CO₂(l)? A quale temperatura ciò avverrà approssimativamente? (Consulta il diagramma di fase nella Figura 10.34.)

#### Esercizio 61

Se una tempesta provoca un'interruzione di corrente, potrebbe essere necessario usare uno stendibiancheria per asciugare il bucato. In molte regioni in pieno inverno, i vestiti si congelano rapidamente quando sono appesi alla corda. Se non nevica, si asciugheranno comunque? Spiega la tua risposta.

#### Esercizio 62

È possibile liquefare l'azoto a temperatura ambiente (circa 25 °C)? È possibile liquefare il biossido di zolfo a temperatura ambiente? Spiega le tue risposte.

#### Esercizio 63

Il carbonio elementare ha una fase gassosa, una fase liquida e due fasi solide diverse, come mostrato nel diagramma di fase:
(a) Sul diagramma di fase, etichetta le regioni di gas e liquido.
(b) La grafite è la fase più stabile del carbonio in condizioni normali. Sul diagramma di fase, etichetta la fase della grafite.
(c) Se la grafite in condizioni normali viene riscaldata a 2500 K mentre la pressione viene aumentata a 10 GPa, viene convertita in diamante. Etichetta la fase del diamante.
(d) Circonda ciascun punto triplo sul diagramma di fase.
(e) In quale fase si trova il carbonio a 5000 K e 10$^{-1}$ GPa?
(f) Se la temperatura di un campione di carbonio aumenta da 3000 K a 5000 K a una pressione costante di 10$^{-3}$ GPa, quale transizione di fase si verifica, se si verifica?

## Risposte di OpenStax
#### Risposta 55

A basse pressioni e a 0.005 °C, l'acqua è in stato gassoso. Quando la pressione aumenta fino a 4.6 torr, l'acqua diventa solida; se la pressione aumenta ulteriormente, si trasforma in liquida. A 40 °C, l'acqua a bassa pressione è in fase di vapore; a pressioni superiori a circa 75 torr, si converte in liquido. A −40 °C, l'acqua passa da gas a solido quando la pressione aumenta oltre valori molto bassi.

#### Risposta 57

(a) gas;
(b) gas;
(c) gas;
(d) gas;
(e) solido;
(f) gas.

#### Risposta 61

Sì, il ghiaccio sublima, anche se può richiedere diversi giorni. Il ghiaccio ha una piccola pressione di vapore e alcune molecole di ghiaccio si trasformano in gas e sfuggono dai cristalli di ghiaccio. Con il passare del tempo, sempre più solido si converte in gas finché, alla fine, i vestiti risultano asciutti.

## Risposte di ChatGPT (da controllare)
#### Risposta 54

(a) Liquido
(b) Solido
(c) Solido
(d) Liquido
(e) Gas
(f) Liquido

#### Risposta 55

(a) A 0.005 °C, l'acqua può passare da ghiaccio a liquido o da liquido a ghiaccio, a seconda della direzione del cambiamento di pressione.
(b) A 40 °C, l'acqua può passare da liquido a gas o da gas a liquido.
(c) A −40 °C, l'acqua può passare da solido a gas (sublimazione) o da gas a solido (brinamento).

#### Risposta 56

La temperatura massima all'interno della pentola a pressione sarà approssimativamente 140 °C. Questa temperatura corrisponde alla pressione di 3.4 atm secondo la relazione tra pressione e temperatura di ebollizione dell'acqua.

#### Risposta 57

(a) Liquido
(b) Liquido
(c) Gas
(d) Solido
(e) Solido
(f) Solido

#### Risposta 58

(a) A −50 °C, il biossido di carbonio sublima con l'aumento di pressione.
(b) A 50 °C, il biossido di carbonio passa da gas a liquido con l'aumento di pressione.
A −40 °C, il CO₂ può passare da solido a liquido, a seconda della pressione.
A 20 °C, il CO₂ passa da gas a liquido con l'aumento di pressione.

#### Risposta 60

La pressione più bassa alla quale il CO₂(s) fonde per formare CO₂(l) è circa 5.11 atm. Questo avviene a una temperatura di circa −56.6 °C.

#### Risposta 61

Sì, i vestiti si asciugheranno comunque, anche se congelati. L'acqua nel ghiaccio può sublimare direttamente in vapore, rimuovendo l'umidità dai vestiti.

#### Risposta 62

Non è possibile liquefare l'azoto a temperatura ambiente (25 °C) poiché la sua temperatura critica è −147 °C, ben al di sotto di 25 °C. Tuttavia, è possibile liquefare il biossido di zolfo a temperatura ambiente poiché la sua temperatura critica è 157.6 °C, superiore a 25 °C.

#### Risposta 63

(a) Le regioni di gas e liquido sono colorate rispettivamente in verde e viola sul diagramma di fase.
(b) La grafite è la fase stabile in condizioni normali ed è etichettata in grigio; in marroncino e rosa è indicata una fase intermedia grafite+diamante.
(c) La fase del diamante è indicata in giallino.
(d) I punti tripli sono quelli nel diagramma di fase dove coesistono almeno tre fasi.
(e) A 5000 K e 10$^{-1}$ GPa, il carbonio si trova in fase liquida.
(f) A una pressione di 10$^{-3}$ Pa, l'aumento della temperatura da 3000 K a 5000 K porterà il carbonio da solido a liquido.