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Liquefazione

Passaggi di stato: la liquefazione

Per liquefazione si intende il passaggio di un corpo dallo stato gassoso allo stato liquido.

Tale trasformazione avviene con cessione di calore e quindi è un processo esotermico.

La liquefazione è un passaggio di stato che può avvenire solo se il gas si trova ad una temperatura inferiore alla sua temperatura critica.

Al di sopra della temperatura critica un gas non può essere liquefatto per sola compressione, mentre al di sotto della temperatura critica un gas può essere liquefatto anche per sola compressione.

Nella figura seguente sono riportate, come tipico esempio di isoterme pressione-volume di un gas reale, alcune isoterme relative al biossido di carbonio.

Tali isoterme presentano due diversi andamenti a seconda che la temperatura cui si riferiscono sia al di sotto o al di sopra della temperatura critica del CO2 (tcr = 31,01°C), cioè a seconda che la specie gassosa sia o non sia liquefacibile per compressione.

liquefazione

Isoterme P, V del diossido di carbonio: entro la curva a campana, ogni curva rappresenta un sistema liquido-vapore in equilibrio (vapore saturo)

Al di sopra della temperatura critica le isoterme hanno un andamento che si avvicina tanto più a quello di una iperbole (caso del gas ideale) quanto più elevata è la temperatura, mentre al di sotto si verifica liquefazione di CO2.

Illustriamo, ad esempio, l'isoterma a 30°C: comprimendo con continuità il CO2, inizialmente la curva pressione-volume segue l'andamento AB, normale per un gas reale che viene compresso, e in B il CO2 comincia a liquefare; da questo punto (e fino a C) continuando a comprimere, il volume della fase gassosa continua a diminuire ma la pressione si mantine costante (a 71 atm) perchè il sistema è costituito da un liquido in presenza del suo vapore.

In C tutto il CO2 è liquefatto e non esiste più CO2 vapore.

Continuando a comprimere, poichè il liquido CO2, come tutti i liquidi, è assai poco comprimibile, a piccolissime variazioni del volume corrispondono elevate variazioni della pressione.

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