Cambios de fase
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Cambios de estadosCambios de estadosde sustancias purasde sustancias puras
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Equilibrios
• Gases• Sól/líquid• En disolución
Mecánico Térmico
Material
Equilibrio de fases
Equilibrio químico
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Equilibrios
• Gases• Sól/líquid• En disolución
Mecánico Térmico
Material
Equilibrio de fases
Equilibrio químico
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CONTENIDOCONTENIDO
1.- Conceptos básicos. Fases y transiciones de fases.
2.- Equilibrio líquido-vapor. Curvas de presión de vapor.
3.- Diagramas de fases.
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CONCEPTOS BÁSICOS.CONCEPTOS BÁSICOS.FASES Y TRANSICIONES DE FASES.FASES Y TRANSICIONES DE FASES.11
Sistema homogéneo: sistema a lo largo delcual cada propiedad macroscópica intensivaes constante.
Fase: Porción homogéneade un sistema.
Sistema heterogéneo:Sistema formado por doso más fases.
Varios componentes Un solo componente(sustancia pura)
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Transición de fase: Conversión de una fase en otra.
Gas
Líquido
Sólido
Sublimación
Vaporización
Fusión
Condensación
CongelaciónDeposición
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EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR.EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR.CURVAS DE PRESIÓN DE VAPOR.CURVAS DE PRESIÓN DE VAPOR.22
Sistema abierto Sistema cerrado
Cuando la velocidad de evaporacióniguala la velocidad de condensación
Equilibrio entre las fases
H2O (l) H2O (g)
Presión del gas constanteEquilibrio dinámico
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Presión de vapor de un líquido: presión ejercidapor su vapor cuando los estados líquido y gaseosoestán en equilibrio dinámico.
Sustancias
• VolátilesPvapor alta a Tamb
• No volátilesPvapor baja a Tamb
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¿Cómo varía la presión de vapor con la temperatura?
a) Éter dietílico, b) benceno, c) agua, d) tolueno, e) anilina
Curvas depresión de vapor
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¿Cuándo hierve un líquido?
Punto de ebullición normal: temperatura a la que la presiónde vapor del líquido es igual a la presión de 1 atm.
Cuando Pvap = Pext
Es posible la formación deburbujas de vapor en el
interior del líquido.
Punto de ebullición
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Lectura alternativa de las curvas:El punto de ebullición de un líquido varía con la presión
23.8
25
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Monte Kilimanjaro (Tanzania)5895 m de altitud, P = 350 mmHg
Consecuencias
Teb (agua) = 79ºC
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P 2 atm
Teb (agua) 120ºC
Aplicaciones
Tiempos de cocción más rápidos
Olla rápida
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0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
T/ºC
P/mmHg
DIAGRAMAS DE FASES.DIAGRAMAS DE FASES.33Curva de presión de vapor de un líquido
(la presión del vapor que está en equilibrio con el líquido a una T dada)
La curva nos informa desituaciones de equilibrio
líquido-gas.
Curva de equilibrio entre fases
Cada punto nos da una pareja de valores(P, T) para los cuales existe equilibrio
Si, a una P dada, T > Teb : La fase más estable es el gas.Si, a una P dada, T < Teb : La fase más estable es el líquido.
GasLíquido
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Diagrama de fases para el agua
Teb
normalTfus
normal
Línea OC: Curva del equilibrio líquido gas (curva de Pvap)Línea OD: Curva del equilibrio sólido líquidoLínea OA: Curva del equilibrio sólido gas
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Punto O: Punto triple (coexisten las tres fases en equilibrio)
PPT y TPT son características de cada sustancia(agua: PPT = 4.58 mmHg; TPT = 0.01ºC)
S
T
PR: sólido fusión líquido vaporización gasCuando P < PPT ST:sólido sublimación gas
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Sublimación: Aplicaciones
Liofilización: deshidratación a baja presión
1) Congelar café molido2) Disminuir la presión3) El agua sólida pasa a agua gas, que se elimina.
Ventajas: * Evita secado por calentamiento (destruiría moléculas del sabor)
* Evita que se estropee (en ausencia de agua no crecen bacterias)
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Diagrama de fases para el CO2
Curva pto. fusión:Pendiente positiva
Como PPT > 1 atm
Sublima
CO2 (s):hielo seco
Utilidad: efectosde humo y niebla
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C: punto crítico
Característico de cada sustancia(agua: Tc = 374ºC, Pc = 218 atm)
Al ascender por la curva LGAumenta gas y disminuye líq
En C: gas = líq
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Más allá del punto crítico
Fluido supercrítico
Aplicación:CO2 supercrítico se usa para extraer la cafeína del café.
Consecuencia: Para T > Tc la sustancia gaseosa no se puede licuar,por más presión que apliquemos.
[p.ej.: Tc (O2) = -118ºC. A Tamb es imposible licuarlo].