Punto Crítico

Punto crítico
En física, punto de temperatura o presión que corresponde a un cambio en el estado físico de una sustancia. Durante el enfriamiento de una aleación metálica, el punto crítico se alcanza a la temperatura en que se produce una reorganización molecular que da lugar a una nueva forma de la sustancia; generalmente, esta reorganización se ve acompañada por la absorción o cesión de calor.La temperatura crítica de un gas es la temperatura máxima a la que puede licuarse. La presión crítica es la presión necesaria para licuar el gas a esa temperatura.
Algunos gases, como el helio, el hidrógeno o el nitrógeno, poseen temperaturas críticas muy bajas y tienen que ser enfriados intensivamente antes de poder ser licuados. Otros, como el amoníaco o el cloro, tienen temperaturascríticas elevadas y pueden licuarse a temperatura ambiente aplicando suficiente presión. Una tercera característica del punto crítico es el volumen crítico, que es el volumen que ocuparía un mol de gas a su temperatura y presión críticas. Estas tres cantidades, la temperatura, presión y volumen críticos, se denominan conjuntamente constantes críticas de una sustancia.
“La temperatura critica deun gas es aquella por encima de la cual no se licua por mucha presión que se aplique. La presión critica es la necesaria para licuar un gas a su temperatura critica.”
En las matemáticas un punto crítico es un lugar donde una función tiene el gradiente idéntico a cero, pero en las ciencias físicas un punto crítico es aquel límite para el cual el volumen de un líquido es igual al de una masa igualde vapor o, dicho de otro modo, en el cual las densidades del líquido y del vapor son iguales. Si se miden las densidades del líquido y del vapor en función de la temperatura y se representan los resultados, puede determinarse la temperatura crítica a partir del punto de intersección de ambas curvas. Temperatura y presión por encima de la cual no se puede condensar un gas.
Condiciones matemáticasdel punto crítico
En el punto crítico se verifica:


Siendo P la presión, v el volumen molar, T la temperatura y Tc la temperatura crítica del sistema considerado.

Un típico diagrama de fase. La curva roja muestra la variación de la temperatura de sublimación de una sustancia. La curva verde marca la variación del punto de congelación (el tramo de curva verde con puntosmuestra el comportamiento anómalo del agua) y la curva azul, la del punto de ebullición. Se muestra cómo la temperatura de sublimación, la de congelación y la de ebullición varían con la presión. El punto de unión entre las tres curvas. La roja, la verde y la azul, es el punto triple. El punto crítico se ve en el extremo derecho de la curva azul.


Temperatura crítica y presión crítica
La maneraobvia de cambiar a un gas en un líquido es enfriarlo a una temperatura por debajo de su punto de ebullición. Hay otra manera de condensar un gas para formar un líquido, sin embargo, implica aumentar la presión en el gas. Los líquidos hierven a la temperatura a la cual la presión del vapor es igual a la presión del líquido con sus alrededores. Elevar la presión en un gas por lo tanto aumenta coneficacia el punto de ebullición del líquido.
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Figure: Mezcla saturada líquido-vapor |
Suponga que tenemos vapor de agua (o vapor) en un envase cerrado a 120 y 1 atmósfera de presión. Puesto que la temperatura del sistema está sobre el punto de ebullición del agua, no hay razón para que el vapor condense para formar un líquido. Nada sucede hasta que comprimimos lentamente el envasede tal modo que se eleva la presión del gas hasta que la presión alcanza 2 atmósferas. En este punto, el sistema está en el punto de ebullición en el que hierve el agua y algo del gas se condensará para formar un líquido. Tan pronto como la presión en el gas exceda 2 atmósferas, la presión del vapor del agua a 120 no es lo bastante grande para que el líquido hierva. El gas por lo tanto condensa...