Sustancia puras

Sustancia puras

1.- Concepto de sustancias puras:Una sustancia que tiene una composicin qumica fija en cual quiera parte se llama sustancia pura. (Cengel)

Ejemplos:

Agua

Nitrgeno

Helio

Dixido de Carbono

Combustible Bunker

Aire

Sin embargo la mezcla de aceite y de agua no es una sustancia pura ya que el aceite no es soluble del agua, por lo que se acumula en la superficie y se forman dos regiones qumicamente distintas.

2.- Fases de una sustancia pura:Cuando las sustancia presenta una composicin fsica y qumica homognea se dice que esta en una determinada FACE.

Toda sustancia puede existir en por lo menos en tres fases:

3.- Diagrama de fases:

Para cada sustancia que pura que existe relaciones definidas entre la temperatura de saturacin y su correspondiente presin de saturacin. Estas relaciones existen no solo para las fases lquido vapor (L-V) en equilibrio, sino tambin para las fases solid lquido (S-L) y solid vapor

Los diagramas de fase ms sencillos son los depresin-temperaturade una sustancia pura, como puede ser el delagua. En el eje de ordenadas se coloca la presin y en el de abscisas la temperatura. Generalmente, para una presin y temperatura dadas, el cuerpo presenta una nica fase excepto en las siguientes zonas:

Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los estados slido, lquido y gaseoso. Estos puntos tienen cierto inters, ya que representan un invariante y por lo tanto se pueden utilizar para calibrar termmetros.

Los pares (presin, temperatura) que corresponden a una transicin de fase entre:

Dos fases slidas: Cambio alotrpico;

Entre una fase slida y una fase lquida: fusin - solidificacin;

Entre una fase slida y una fase vapor (gas): sublimacin - deposicin (o sublimacin inversa);

Entre una fase lquida y una fase vapor: vaporizacin - condensacin (o licuefaccin).

Punto critico: Se define como el punto en el que los estados liquido saturado y vapor saturado son idnticos.Diagrama de Presin -Volumen-Temperatura en 3D

Los diagramas tridimensionales para los estados de equilibrio de sistemas simples compresibles de gran utilidad para introducir las relaciones generales entre las fases de la materia normal mente en consideracin. Se muestra claramente la relacin de las regiones en dos fases con las regiones monobsicas, as como el significado de los puntos crticos y triples de la materia. No optante en el anlisis termodinmico es mas conveniente trabajar con diagrama bidimensionales ( K. Wark).

Importante: El agua es una sustancia anmala que se expancida al solidificar. As el volumen especfico de la FACE slida es mayor que el de la FASE liquida.

4.- Ecuaciones de estado:

El comportamiento de un fluido se muestra generalmente en un diagrama P-V, en el cual se trazan curvas de temperatura constante, denominadas isotermas. La Figura N 1 muestra el comportamiento general de un fluido puro real en esas condiciones, donde se han dibujado tres isotermas: una a alta temperatura, otra a baja temperatura y la otra a la temperatura crtica. Sobre la temperatura crtica, la fase lquida no existe y las isotermas muestran que el volumen decrece con el incremento de la presin. Bajo la temperatura crtica, las isotermas muestran una meseta en donde existe una zona de dos fases (lquido-vapor).

5.- Procesos con gases ideales5.1.- Proceso Isobarico:

Unproceso isobricoes unproceso termodinmicoque ocurre a presin constante. La Primera Ley de la Termodinmica, para este caso, queda expresada como sigue:,

5.2- Proceso Isotermico:Se denominaproceso isotrmicooproceso isotermoal cambio reversible en unsistema termodinmico, siendo dicho cambio atemperaturaconstante en todo el sistema.Q = W.

5.3.- Proceso Isomtrico, Isocorico o Isivolumetrico:Proceso isomtrico o Isocrico: durante este proceso el volumen es constante, el gas absorbe una cantidad de calor, aumentando por ende su temperatura hasta un valor final o en caso contrario; un gas se enfra desde una temperatura inicial hasta unatemperatura final manteniendo su volumen constante y disipando una cantidad de calor.

W=0