2023

Autor:

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

FISICOQUIMICA I

Paralelo: Farmacia

MÉTODOS DE LICUACIÓN DE GASES

Licuefacción o licuación de los gases es el cambio de estado que ocurre cuando una sustancia pasa del estado gaseoso al líquido, por disminución de la temperatura y el aumento de presión. Para ello se ha establecido condiciones teóricas que rigen la licuación de un gas, siendo esencial enfriarlo a altas presiones por debajo de la temperatura crítica.

Por los trabajos de Andrews (1875), se conoció la necesidad de una temperatura determinada para efectuar la licuación de los gases. Se denomina temperatura crítica a la temperatura límite para la licuación de un gas. Por encima de esta temperatura es imposible licuar a un gas, aunque se le someta a enormes presiones.Se llama presión crítica, a la presión que se necesita para licuar un gas cuando éste se encuentra en su temperatura crítica.

Se puede licuar un gas y obtener bajas temperaturas por medio de 4 métodos:

MÉTODO PICTET

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El enfriamiento por rápida evaporación de un líquido se debe, a que siendo el proceso de vaporización endotérmico y estando el sistema aislado, el resultado es una depresión de la temperatura. En este método se hace uso de cámaras sucesivas en las que circulan aisladamente varios líquidos que se condensan a altas presiones en compartimientos refrigerados por las sustancia que les precede y que se evaporan en cámaras evacuadas para refrigerar las sustancia que les sigue. Por ejemplo mediante la rápida evaporación del anhídrido sulfuroso se obtiene una temperatura de 205 K haciéndose factible la licuefacción del CO2 el cual el evaporarse deprime la temperatura hasta 143 K, suficiente para licuar el O2. Este método no puede ser utilizado para licuar otros gases ya que no existen sustancias intermedias entre el punto triple del oxígeno 55K y la temperatura critica del hidrogeno 33K.

MÉTODO DE LINDE Y HOMPSON

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- Este método se presta para licuar gases de manera industrial este procedimiento se basa fundamentalmente en y en el efecto de Joule y Thomson, para aprovechar este efecto se hace pasar gas comprimido a 200-250 atm a través de un orificio a un recipiente evacuado obteniéndose como resultado el enfriamiento del gas debido al trabajo que efectúa para vencer la fuerzas de atracción de las moléculas en el proceso de expansión.

Este método consiste en hacer fluir gas previamente comprimido a altas presión a través de un tubo que actúa como intercambiador de calor hacia una cámara de expansión donde la rápida disminución de presión produce el enfriamiento del gas por efecto Joule y Thomson. Todo este elemento está en una cámara cerrada aislada para evitar el flujo de calor. El gas que aún no se ha licuado sirve como refrigerante, es así que el gas que circula por el tubo se enfría gradualmente hasta licuarse por alta presión.

MÉTODO DE CLOUDE

Este método depende de la expansión adiabática de un gas.

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- Para ello se deja expandir el gas previamente comprimido en una máquina con el fin que realice trabajo de rápida expansión. El grado de enfriamiento es proporcional a la cantidad de trabajo de expansión realizado de la eficiencia de la máquina y el grado de aislamiento.

Para licuar aire por este método, se lo refrigera a alta presión, con el aire que escapa de una cámara de expansión y que pasa por un intercambiador de calor. La presión se disipa parcialmente en los tubos. El rendimiento de este proceso es mayor que el método Linde pero debido a su complicación no es muy aplicado.

DESMAGTETIZACIÓN ADIABÁTICA

Es posible alcanzar temperaturas aún menores mediante la desmagnetización adiabática. En este proceso se establece un campo magnético en torno a una sustancia paramagnética mantenida en helio líquido para enfriarla. El campo alinea los espines electrónicos; al desconectarlo, los espines recuperan su orientación aleatoria, con lo que reducen la energía térmica de toda la muestra. Con ello se logra que la temperatura baje hasta niveles de sólo 0,002 K. Del mismo modo, el alineamiento de los espines nucleares seguido de la desconexión del campo magnético ha producido temperaturas cercanas a 0,00001 K.

*Los gases licuados por cualquiera de estos métodos se almacenan en frascos Dewar, estos han demostrado su utilidad para almacenar líquidos a

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- temperaturas criogénicas. Los recipientes están formados por dos frascos, uno dentro de otro, separados por un espacio en que se ha hecho el vacío. El exterior del frasco interno y el interior del frasco externo están recubiertos de una capa reflectante para evitar que el calor atraviese el vacío por radiación.

USOS DE LA LICUACIÓN DE GASES

La licuefacción se utiliza para el análisis de las propiedades fundamentales de las moléculas de gas, para el almacenamiento de gases, por ejemplo: el GLP, y en la refrigeración y aire acondicionado

El oxígeno líquido se suministra a los hospitales para la conversión a gas para los pacientes que sufren de problemas respiratorios, y el nitrógeno líquido es utilizado en dermatología y en inseminación artificial para congelar el semen.

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- El cloro licuado es transportado para su eventual solución en el agua, tras lo cual se utiliza para la purificación del agua, el saneamiento de los desechos industriales, aguas residuales y piscinas, blanqueo de pasta de papel y textiles y la fabricación de tetracloruro de carbono, glicol y otros muchos compuestos orgánicos, así como el gas fosgeno, que se utilizó en la guerra en la Primera Guerra Mundial en Flandes y en forma gaseosa .

La licuefacción de aire se utiliza para la obtención de nitrógeno, oxígeno y argón que están presentes en éste, separando los componentes por destilación.

Bibliografía

Fisica.net. (s.f.). Recuperado el 13 de Septiembre de 2013, de http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/ap06_tercer_principio.php

Romo, L. (1990). Tratado de Fisicoquimica. Quito: Ecuador Universitaria.

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