DIAGRAMAS DE FASES
El diagrama de fases es un gráfico de la presión frente a la temperatura que muestra los intervalos en los que pueden existir las distintas etapas de un proceso. En los diagramas de fases se indican los intervalos de exi xist ste enc ncia ia de est sta as (g (gas ase eos osa a, lí líq qui uida das, s, só sóli lida das) s) en fun fu nci ción ón de la pre resi sión ón de va vapo porr (o pre resi sión ón me mecá cán nica sobre el sistema) y de la temperatura.
PUNTO TRIPLE Punto
triple da en condiciones de temperatura y presión a las que pueden coexistir en equilibrio las tres fases de una sustancia pura: sólida, líquida y gaseosa.
diferencia del punto de congelación y del punto de ebu bull llic ició ión, n, qu que e de depe pen nde den n de la pre resi sión ón,, el pu pun nto triple es una propiedad fija. Se utiliza para definir el kelvin, la unidad de temperatura termodinámica. Por definición, hay exactamente 273.16 °K entre el punto triple del agua y el cero absoluto.
A
La
temperatura del punto triple para cualquier sustancia pura es muy próxima a la de fusión, puesto que la variación de esta última con la presión es muy pequeña.
PUNTO TRIPLE La
DEL AGUA
única combinación de presión y temperatura a la que el agua, hielo y vapor de agua pueden coexistir en un equilibrio estable se produce exactamente a una temperatura de 273.1598 °K (0.0098 ° C) y a una presión parcial de vapor de agua de 610.5 Pa.
En el diagrama de fases del agua, mostrado a continuación, las líneas AB y BC representan las curvas de presión de vapor del hielo y el agua líquida respectivamente.
La
lín ínea ea BD muestra el efecto que un aumento de la presión tiene sobre el punto de congelación. La pendiente de esa línea indica que un aumento de la presión disminuye el punto de congelación. Esto es lo contrario de lo que ocurre con la mayoría de los demás líquidos, y se deb ebe e al he hec cho de que el agua ²a di differencia de otros líquidos² se expande al congelarse
En la región ABD, el hielo es la única fase estable; en DBC y ABC , las únicas fases estables son, respectiva vam men entte, el agua y el vapor de agua. En el punto de intersección B, la temperatura es de 0,01 ºC, y tanto el hielo como el agua tienen la misma presión de vapor: 610.5 Pa. B es el punto triple del agua.
presiones por debajo del punto triple, como las encontradas en el espacio exterior, donde la presión es cercana a cero, el agua líquida no puede existir. En un proc pr oces eso o co cono noci cido do co como mo su subl blim imac ació ión, n, el hi hiel elo o sa salt lta a la fase líquida y se convierte directamente en vapor cuando se calienta.
A
PUNTO CRÍTICO El fi fisi sicoq coquí uími mico co ir irla land ndés és Th Thom omas as And ndre rews ws es estu tudi dio o el comp co mpor orta tami mien ento to de dell di dióx óxid ido o de ca carb rbon ono o ba bajo jo pr pres esió ión n a diversas temperaturas. Empleando una muestra de CO 2 Thomas pudo licuar el fluido a temperatura ambiente a presiones muy altas.
Para
su sorpresa, el límite entre las regiones del gas y del líquido desapareció a 31.10 °C. Al co con nti tinu nuar ar aumentado la presión, no pudo hacer que el gas regresara al estado líquido. Este experimento condujo a And ndrew rews s a su suge geri rirr qu que e ex exis istí tía a un una a te tempe mpera ratu tura ra cr crít ític ica a TC Para cada gas. Por encima de esta temperatura, el gas no puede licuarse aplicando únicamente presión.
DEFINICIÓN El Punto crítico es aquel límite para el cual el volumen de un líquido es igual al de una masa igual de vapor o, dicho de otro modo, en el cual las densidades del líquido y del vapor son iguales. Si se miden las densidades del líq íqui uido do y del va vap por en fu func nció ión n de la te tem mpe pera ratu tura ra y se repre rese sen nta tan n lo los s resu sulltad ado os, pue uede de det ete ermina narrse la temperatura crítica a partir del punto de intersección de ambas curvas. Temperatura y presión por encima de la cual no se puede condensar un gas.
rant nte e Dura
el en enfr fria iami mien ento to de un una a al alea eaci ción ón metá táli lica ca,, el pun untto crítico se al alca can nza a la tempe perratu turra en que se prod pr oduc uce e un una a re reor orga gani niza zaci ción ón mol olec ecul ular ar qu que e da lu luga garr a una un a nu nuev eva a fo form rma a de la su sust stan anci cia; a; ge gene nera ralm lmen ente te,, es esta ta reor re orga gani niza zaci ción ón se ve ac acom ompa paña ñada da po porr la ab abso sorc rció ión n o cesión de calor. La temperatura crítica de un gas es la temperatura máxima a la que puede licuarse; la presión crítica es la presión necesaria para licuar el gas a esa temperatura.
Algunos
gases, como el helio, el hidrógeno o el nitr ni tróg ógen eno, o, po pose seen en te temp mper erat atur uras as cr crít ític icas as mu muy y ba baja jas s y tienen que ser enfriados intensivamente antes de poder ser licuados. Otros, como el amoníaco o el cloro, tienen temp te mper era atu tura ras s cr crííti tica cas s ele leva vad das y pue uede den n lic icua uars rse e a temperatura ambiente aplicando suficiente presión. Una tercera característica del punto crítico es el volumen crítico, que es el volumen que ocuparía un mol de gas a su temperatura y presión críticas. Estas tres cantidades, la temperatura, presión y volumen críticos, se deno de nomi mina nan n con conju junt ntam amen ente te con consta stant ntes es cr crít ític icas as de un una a sustancia.
DIAGRAMA DE FASES PUNTO CRITICO
& PUNTO TRIPLE