Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS
Vapor
Sólido
FIGURA 3-22
A presiones bajas (inferiores al valor del
punto triple), los sólidos se evaporan sin
fundirse primero (sublimación).
respectivamente. Es decir, las tres fases del agua existirán en equilibrio sólo si
la temperatura y la presión tienen precisamente estos valores. Ninguna sustancia
puede existir en la fase líquida en equilibrio estable a presiones menores
que la del punto triple. Lo mismo sucede con la temperatura de sustancias que
se contraen al congelarse. Sin embargo, las sustancias que se hallan a altas
presiones existen en la fase líquida a temperaturas menores que la del punto
triple; como el agua, que no puede existir en forma líquida en equilibrio a presión
atmosférica y temperaturas inferiores a 0 °C, pero existe como un líquido
a 20 °C y 200 MPa de presión. Además, el hielo existe en siete fases sólidas
diferentes a presiones superiores a 100 MPa.
Hay dos maneras en que una sustancia puede pasar de la fase sólida a la de
vapor, ya sea que se funda primero en un líquido y después se evapore, o que
se evapore directamente sin haberse fundido previamente. El último caso ocurre
a presiones inferiores al valor del punto triple, ya que una sustancia pura
no puede existir en la fase líquida a esas presiones (Fig. 3-22). El paso directo
de la fase sólida a la de vapor se denomina sublimación. Para sustancias que
tienen una presión de punto triple superior a la presión atmosférica, como el
CO 2 sólido (hielo seco), la sublimación es la única manera de cambiar de la
fase sólida a la de vapor en condiciones atmosféricas.
3 Diagrama P-T
En la figura 3-23 se ilustra el diagrama P-T de una sustancia pura, el cual se
conoce como diagrama de fases porque las tres fases están separadas entre
sí por tres líneas: la de sublimación separa las regiones sólida y de vapor, la
de evaporación divide las regiones líquida y de vapor, y la de fusión separa
las regiones sólida y líquida. Estas tres líneas convergen en el punto triple,
donde las tres fases coexisten en equilibrio. La línea de evaporación finaliza
en el punto crítico porque por encima de éste no es posible distinguir las fases
líquida y de vapor. Las sustancias que se expanden y contraen al congelarse
difieren sólo en la línea de fusión en el diagrama P-T.
P
Sustancias
que se expanden
al congelarse
Sustancias
que se contraen
al congelarse
Sólido
Fusión
Fusión
Líquido
Vaporización
Punto
crítico
Punto triple
Vapor
Sublimación
FIGURA 3-23
Diagrama P-T de sustancias puras.
T