Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 3
ciones de equilibrio. La velocidad de las moléculas durante estas oscilaciones
depende de la temperatura: cuando ésta es muy alta, la velocidad (y en consecuencia
la cantidad de movimiento) alcanza un punto donde las fuerzas intermoleculares
disminuyen de forma parcial y en el que grupos de moléculas se
apartan (Fig. 3-5). Éste es el comienzo del proceso de fusión.
El espaciamiento molecular en la fase líquida es parecido al de la fase
sólida, excepto en que las moléculas ya no están en posiciones fijas entre sí
y pueden girar y trasladarse libremente. En un líquido, las fuerzas intermoleculares
son más débiles en relación con los sólidos, pero su fuerza es mayor
comparada con la de los gases. Comúnmente las distancias entre moléculas
experimentan un ligero incremento cuando un sólido se vuelve líquido, pero el
agua es una notable excepción.
En la fase gaseosa, las moléculas están bastante apartadas, no hay un orden
molecular, se mueven al azar con colisiones continuas entre sí y contra las
paredes del recipiente que las contiene. Sus fuerzas moleculares son muy
pequeñas, particularmente a bajas densidades, y las colisiones son el único
modo de interacción entre las moléculas. En la fase gaseosa las moléculas
tienen un nivel de energía considerablemente mayor que en la líquida o la
sólida; por lo tanto, para que un gas se condense o congele debe liberar antes
una gran cantidad de su energía.
FIGURA 3-4
En un sólido, las fuerzas de atracción y
repulsión entre las moléculas tienden a
mantenerlas a distancias relativamente
constantes unas de otras.
© Reimpresa con autorización especial de Blondie
© King Features Syndicate.
3-3 ■ PROCESOS DE CAMBIO DE FASE
EN SUSTANCIAS PURAS
Hay muchas situaciones prácticas donde dos fases de una sustancia pura
coexisten en equilibrio. Algunos ejemplos son: el agua existe como una mezcla
de líquido y vapor en la caldera y en el condensador de una termoeléctrica,
y el refrigerante pasa de líquido a vapor en el congelador de un refrigerador.
Aunque muchos consideran al congelamiento del agua en las tuberías
subterráneas como el proceso de cambio de fase más importante, la atención
en esta sección se centra en la líquida y de vapor, así como en su mezcla.
Como sustancia familiar, el agua se usa para demostrar los principios básicos.
a) b) c)
FIGURA 3-5
Disposición de los átomos en diferentes fases: a) las moléculas están en posiciones relativamente
fijas en un sólido, b) grupos de moléculas se apartan entre sí en la fase líquida y c) las moléculas se
mueven al azar en la fase gaseosa.