13. Diagrama Presión-Temperatura y Fluidos Supercríticos

Summary

El video explica el comportamiento de sustancias en diagramas de presión-temperatura, destacando la transición de fases y los puntos críticos y triples de agua y dióxido de carbono. Aborda la extracción de aceite de microalgas con fluidos supercríticos, destacando sus ventajas como la eficiencia, selectividad y bajo impacto ambiental.

Takeaways

• 🌡️ Los diagramas de presión-temperatura (PT) son fundamentales para entender el comportamiento de las sustancias en diferentes fases y condiciones.
• 💧 En el diagrama PT del agua, la curva de fusión indica las condiciones en las que el agua pasa del estado sólido al líquido.
• 🌡️ La temperatura del punto triple del agua es de 0.01 °C y la presión es de 0.006 atmósferas, siendo un punto de equilibrio entre las fases sólida, líquida y vapor.
• 🔥 La sublimación es la transición del estado sólido al vapor sin pasar por el estado líquido, y se representa en el diagrama PT por una curva debajo del punto triple.
• 🌟 La temperatura y presión críticas son puntos característicos de cada sustancia, donde las fases líquida y vapor se vuelven indistinguibles.
• 🌪️ Los fluidos supercríticos, como el dióxido de carbono, tienen propiedades únicas que les permiten ser utilizados en procesos de extracción selectiva y eficiente.
• 🛠️ La extracción con fluidos supercríticos es más eficiente y selectiva que los métodos tradicionales, lo que resulta en un menor tiempo de extracción y una mayor cantidad de producto.
• 🌱 La extracción de aceite de microalgas con fluidos supercríticos puede ser más efectiva que otros métodos, aumentando la eficiencia y reduciendo los costos de purificación.
• 🔄 La capacidad de manipular las propiedades físico-químicas de los fluidos supercríticos permite una mayor selectividad en la extracción y una posterior separación más fácil del extracto.
• 🌿 La extracción con agua subcrítica (SW) es una técnica ambientalmente amigable que utiliza agua en condiciones cercanas al punto crítico para extraer compuestos de muestras sólidas.
• 📊 El modelado matemático de la extracción supercrítica permite determinar la eficiencia teórica de extracción y evaluar la conveniencia de utilizar esta técnica para obtener un producto de interés.

Q & A

¿Qué se discute en el video sobre el comportamiento PVT de las sustancias puras?

El video discute el análisis de los diagramas de temperatura-volumen y presión-volumen, y continúa con los diagramas de fase, específicamente el diagrama presión-temperatura para el agua y el dióxido de carbono.

¿Qué ocurre cuando aumentamos la temperatura de agua en estado sólido manteniendo la presión constante?

Cuando aumentamos la temperatura de agua en estado sólido a cero grados Celsius, ocurre una transición del agua del estado sólido al estado líquido, sin un aumento de temperatura debido al calor latente de fusión.

¿Cuál es el calor latente y para qué se utiliza durante la transición de fase del agua?

El calor latente es la cantidad de calor absorbido o liberado por una sustancia durante una transición de fase sin un cambio en su temperatura. Durante la transición de fase del agua, se utiliza para cambiar de fase sin aumentar su temperatura.

¿Qué sucede cuando el agua en estado líquido alcanza los 100 grados Celsius?

Al alcanzar los 100 grados Celsius, el agua experimenta otra transición de fase, pasando del estado líquido al estado vapor, y todo el calor absorbido se convierte en el calor latente de vaporización.

¿Qué son las curvas de transición de fase y cómo se llaman?

Las curvas de transición de fase son gráficos que representan las temperaturas a las cuales ocurren las transiciones de fase a diferentes presiones. La curva de fusión es la transición de sólido a líquido y la curva de vaporización es la transición de líquido a vapor.

¿Qué condiciones definen el punto triple de una sustancia?

El punto triple de una sustancia son las condiciones de presión y temperatura a las que coexisten en equilibrio las fases sólida, líquida y vapor de la sustancia.

¿Cuál es la temperatura y presión del punto triple para el agua y para el dióxido de carbono según el video?

Para el agua, la temperatura del punto triple es de 0.01 grados Celsius y la presión es de 0.006 atmósferas. Para el dióxido de carbono, la temperatura es de -56.6 grados Celsius y la presión es de 5.1 atmósferas.

¿Qué es la sublimación y cómo se relaciona con el punto triple de la agua?

La sublimación es la transición del estado sólido directamente al estado vapor sin pasar por el estado líquido. En el diagrama presión-temperatura, esta transición ocurre por debajo de la presión del punto triple de la agua.

¿Qué características definen un fluido súper crítico y cómo se relacionan con sus propiedades físicas?

Un fluido súper crítico es uno que se encuentra a condiciones de presión y temperatura superiores a sus puntos críticos. Tiene propiedades intermedias entre líquidos y gases, como baja viscosidad y alta difusividad, lo que le permite penetrar fácilmente en matrices sólidas.

¿Por qué los fluidos supercríticos son útiles en procesos extractivos y cómo pueden ser manipulados para mejorar la selectividad?

Los fluidos supercríticos son útiles en procesos extractivos debido a su alta difusividad y baja viscosidad, lo que mejora la eficiencia de extracción. Se pueden manipular la presión y la temperatura para cambiar sus propiedades físico-químicas y mejorar la selectividad hacia ciertos componentes.

¿Cuál es un ejemplo de aplicación práctica de la extracción con fluidos supercríticos mencionado en el video?

Un ejemplo práctico mencionado en el video es la extracción de aceite de microalgas, que contiene compuestos valiosos como clorofilas, pigmentos, proteínas y ácidos grasos, utilizando dióxido de carbono como solvente supercrítico.

¿Por qué el dióxido de carbono es un solvente popular para la extracción supercrítica y cuáles son sus ventajas?

El dióxido de carbono es popular debido a su temperatura crítica baja, lo que requiere menos energía para alcanzar condiciones supercríticas. Además, evita la degradación térmica de los componentes valiosos, tiene una alta selectividad para extraer líquidos no polares, y es menos tóxico y más fácil de separar y reutilizar que otros solventes.

¿Qué es la extracción con agua subcrítica y cómo se diferencia de la extracción supercrítica?

La extracción con agua subcrítica es una técnica que utiliza agua llevado a condiciones cercanas al punto crítico, pero sin superarlo. Se diferencia de la extracción supercrítica en que no se alcanzan condiciones de presión y temperatura tan extremas, y es más amigable con el ambiente.

¿Cómo se puede modelar matemáticamente el equilibrio termodinámico en la extracción supercrítica y por qué es útil?

El equilibrio termodinámico se puede modelar utilizando conceptos de termodinámica del equilibrio y de soluciones. Esto es útil para determinar la máxima eficiencia teórica de extracción, lo que ayuda a evaluar la conveniencia de utilizar la extracción supercrítica para un producto específico.