Sustancias puras - Clase 5 Termodinámica

Summary

En esta clase de termodinámica, se explica qué es una sustancia pura y cómo cambian de fase sustancias como el agua, desde sólido a líquido y luego a gas. Se describen conceptos clave como el calor latente, las fases de cambio y el punto crítico, además de mostrar cómo las presiones y temperaturas afectan dichos cambios. Se discuten diagramas que representan estos procesos y se mencionan las fases de equilibrio y el punto triple. Es una explicación clara y detallada de las propiedades termodinámicas de las sustancias puras.

Takeaways

• 📚 La termodinámica estudia las propiedades de las sustancias puras y su comportamiento en diferentes fases.
• 💧 Una sustancia pura tiene una composición fija en cualquier parte y puede ser un elemento, compuesto químico o mezcla homogénea.
• ⚖️ Una mezcla de dos fases de una sustancia pura, como sólido-líquido o líquido-gas, sigue siendo una sustancia pura.
• 🔥 El calor latente es la energía absorbida o liberada durante un cambio de fase (fusión, evaporación, condensación, etc.).
• 🌡️ En un cambio de fase, la temperatura permanece constante mientras la energía se usa para cambiar de fase, no para aumentar la temperatura.
• 💨 El agua a una atmósfera cambia de fase a los 100°C, pero la temperatura de cambio varía según la presión.
• ⚗️ El punto crítico es donde los estados de líquido saturado y vapor saturado se fusionan y ocurre a una temperatura y presión específicas.
• 🔄 La línea triple describe las condiciones bajo las cuales una sustancia coexiste en equilibrio en sus tres fases: sólido, líquido y gas.
• 🧊 El diagrama de fases muestra las transiciones entre sólido, líquido y gas a diferentes presiones y temperaturas.
• 📈 Los diagramas de fase ayudan a predecir en qué estado se encuentra una sustancia a determinadas condiciones de presión y temperatura.

Q & A

¿Qué es una sustancia pura según la termodinámica?

Una sustancia pura es aquella con una composición fija en cualquier parte, ya sea un solo elemento o compuesto químico, o una mezcla homogénea de varios elementos o compuestos químicos.

¿Puede una sustancia pura tener más de una fase? Explique.

Sí, una sustancia pura puede existir en más de una fase, como sólido, líquido o gas, y aún se considera una sustancia pura. Por ejemplo, el agua puede estar en fase líquida y gaseosa a la vez y sigue siendo una sustancia pura.

¿Qué ocurre a nivel molecular cuando una sustancia pasa de sólido a líquido?

Cuando una sustancia pasa de sólido a líquido, las moléculas absorben energía, lo que reduce las fuerzas de atracción intermoleculares, permitiendo que las moléculas se muevan más libremente.

¿Qué es el calor latente?

El calor latente es la cantidad de energía absorbida o liberada durante un proceso de cambio de fase, como cuando una sustancia pasa de sólido a líquido (fusión) o de líquido a gas (evaporación).

¿Qué diferencia hay entre la energía en las fases sólida, líquida y gaseosa?

La energía de las moléculas es mayor en la fase gaseosa que en la líquida, y mayor en la líquida que en la sólida. Esto se debe a que las fuerzas intermoleculares son menores en los gases, permitiendo mayor libertad de movimiento.

¿Qué es el punto crítico en un cambio de fase?

El punto crítico es el estado en el que las fases líquida saturada y vapor saturado de una sustancia se convierten en una sola fase indistinguible. A este punto se le asocian la temperatura, presión y volumen crítico.

¿Cómo cambia la temperatura de cambio de fase en función de la presión?

La temperatura de cambio de fase de una sustancia depende de la presión. A mayor presión, la temperatura de cambio de fase aumenta. Por ejemplo, el agua a 1 atmósfera cambia de fase a 100°C, pero a mayor presión, la temperatura de cambio será superior.

¿Qué es la mezcla saturada líquido-vapor?

La mezcla saturada líquido-vapor es el estado en el que una sustancia está parcialmente en fase líquida y parcialmente en fase gaseosa, manteniendo una temperatura constante mientras cambia de fase.

¿Qué es la línea triple en un diagrama de fase?

La línea triple es el conjunto de condiciones de temperatura y presión en las que las tres fases (sólido, líquido y gas) de una sustancia coexisten en equilibrio.

¿Qué utilidad tienen los diagramas de temperatura contra volumen específico en termodinámica?

Estos diagramas permiten determinar el estado de una sustancia en función de sus propiedades, como temperatura y volumen específico, identificando si está en fase líquida, vapor, o en una mezcla de ambas.