Guía de problemas Equilibrio sólido líquido

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Valentín González García
hace 6 años
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1 Departamento de Ingeniería Química FISICOQUIMICA Guía de problemas Equilibrio sólido líquido Ing. Frutos, Analía Verónica Dra. Ciappini, María Cristina 2017

2 1- A partir del diagrama Cu-Ni adjunto, que corresponde a una aleación totalmente soluble tanto en estado líquido como sólido, indicar el rango de temperaturas en que se produce la solidificación completa de la aleación, para una aleación que se encuentra a una temperatura de 1300 ºC y tiene una concentración del 50% de Cu. Determinar el número de fases, composición y cantidades relativas de las fases. 2- El siguiente diagrama representa una aleación de dos metales A y B, totalmente solubles tanto en estado líquido como sólido. Una aleación de concentración inicial Co=40% de A, se calienta hasta que se encuentra en la zona bifásica. La composición de la fase sólida resulta ser Cs=30% de A. Calcular: a) A qué temperatura se encuentra la aleación y cuál es la composición de la fase líquida. b) Cantidades de cada una de las fases.

3 3- A partir de las curvas de enfriamiento adjuntas, que pertenecen a la aleación de dos metales A y B, a) Indicar a qué tipo de aleación corresponde, razonando la respuesta. b) Dibujar el diagrama de equilibrio de fases correspondiente. Solución. 4- A partir del diagrama de equilibrio de fases de la aleación de dos metales A y B, totalmente solubles en estado líquido e insolubles en estados sólido y con eutéctico. Indicar: a) Zonas, puntos y líneas significativas del diagrama.

4 b) Para una aleación de concentración inicial Co=40% de A, que se ha calentado hasta la zona monofásica líquido. Analizar todo lo que va ocurriendo durante el proceso de enfriamiento, suficientemente lento, hasta alcanzar la temperatura de 200 C. c) Repetir el apartado anterior para aleación de concentración inicial Co= 80% de A y Co= 20% de A. d) Para una aleación de Co=70% de A que se encuentra a 600ºC, determinar el número de fases y las cantidades que están presentes. e) Repetir el apartado anterior si la aleación se encuentra a 300ºC. Solución:

5 5- A partir del diagrama de equilibrio de fases de una aleación de dos metales A y B, totalmente solubles en estado líquido y totalmente insolubles en estado sólido, con un eutéctico, observar los puntos señalados con letras mayúsculas sobre el diagrama y determinar: temperaturas, concentraciones y cantidades relativas (en %) de cada una de las fases, para cada uno de los puntos. 6- Partiendo del diagrama de fases H 2 O NaCl, hallar la concentración de sal que se necesita para tener un 75% de hielo y 25% de disolución salina a -15 C.

6 7- A partir del diagrama de equilibrio de fases de la aleación de dos metales A y B, totalmente solubles en estado líquido y parcialmente solubles en estado sólido, con un eutéctico: a) Indicar los puntos, líneas y zonas significativas del diagrama. b) Analizar el número de fases, de constituyentes, su concentración y las cantidades relativas de éstos para los siguientes puntos: c) En el eutéctico, a 200ºC para Co=40% de A. d) Para 400ºC y Co=80% de A. e) Para Co=80% de A y a una temperatura inmediatamente por encima del eutéctico.

7 f) Para Co=80% de A y a una temperatura inmediatamente por debajo del eutéctico. g) Para 100ºC y Co=80% de A.: 8- Sobre el diagrama de fases Cu Ag representado en la figura siguiente, determinar: a) El rango de aleaciones que sufrirán total o parcialmente, la transformación eutéctica. b) Para una aleación con el 30% de Ag, calcule las composiciones y proporción de fases presentes a 900 C y a 500 C. c) Para esa misma aleación, represente gráficamente la estructura que presenta a 500 C. Estimar la cantidad relativa de cada tipo de grano α o E.

9- El diagrama de equilibrio de la figura corresponde al sistema Sn Pb. Indicar utilizando el diagrama: a) Las fases presentes en cada una de las distintas zonas.

8 9- El diagrama de equilibrio de la figura corresponde al sistema Sn Pb. Indicar utilizando el diagrama: a) Las fases presentes en cada una de las distintas zonas. b) Las fases y composición, que presenta una aleación del 25% de Sn a 200 C. c) La proporción en peso de los constituyentes presentes en una aleación del 40% en peso de Sn, a 150 C. d) Transformaciones que experimenta una aleación, durante su enfriamiento desde el estado líquido, con las composiciones del 30%, del 61,9% y del 80% de Sn en peso, respectivamente.

9 10- A partir del diagrama de equilibrio de fases de la aleación de Sn Pb, totalmente solubles en estado líquido y parcialmente insolubles en estado sólido, con un eutéctico: a) Determinar el número de fases, su composición y la cantidad relativa, en %, de cada una de ellas, para una aleación con una concentración Co=30% de Pb a una temperatura de 250ºC. b) Repetir el apartado anterior para una aleación Co=60% de Sn a 350ºC.

10 11- Dos sólidos A y B (T f A = 400 C ; T f B = 300 C) forman un compuesto químico de estequiometria 1:1. El diagrama de coexistencia de fases del sistema a P = 1 atm se muestra en la figura adjunta. a) Complete el diagrama indicando las fases presentes en cada región y las reacciones invariantes. b) Indique qué fases coexisten, su composición y proporción para una aleación del 60% en peso de B, a T = 250 C. c) Dibuje la curva de enfriamiento desde 500 C a temperatura ambiente de la aleación de composición del 60% en peso de B. d) Qué cantidad de sólido B hay que añadir a 1 kg de aleación de composición del 30% en peso de B, para aumentar su temperatura de solidificación 50 C?

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