LICUEFACCI N DE LOS GASES Y EJERCICIOS DE APLICACION

LICUACIÓN DE LOS GASES
Si se repite la compresión de un gas a temperaturas constantes pero cada vez más bajas, se observará que, por debajo de una determinada temperatura, la presión ascendente del gas se detiene a cierta altura y se mantiene allí invariable aunque continúe aumentando la compresión. Esto se debe a que el acercamiento entre las moléculas y la disminución de la energía cinéticade las mismas, permite que predominen las fuerzas de Van der Waals, las que tienden a condensar el gas, es decir, a convertirlo en estado líquido.
Para que sea posible este proceso de licuación de un gas por compresión, es necesario descender su temperatura por debajo de cierto nivel, conocido como temperatura crítica. Se denomina presión crítica a la presión requerida para licuar un gas a nivelde su temperatura crítica.
Ningún gas puede ser licuado sin enfriarlo primero por debajo de su temperatura crítica, y la presión necesaria para su licuación será tanto menor cuanto más lejos de ese nivel se haya descendido la temperatura del gas. En los cilindros de gases comprimidos utilizados en medicina y en la industria, se encuentran en estado líquido aquellos gases cuyos valores detemperatura crítica son superiores a los valores ordinarios de temperatura ambiente. Tal es el caso del bióxido de carbono, óxido nitroso y del ciclopropano (este último ya no se emplea). Por otro lado, el aire atmosférico, el oxígeno, el helio y el nitrógeno con muy bajos valores de temperatura crítica, sólo pueden ser envasados en estado líquido en condiciones especiales que mantengan una temperaturamuy baja.
Debe recordarse que la presión registrada en el cilindro de cualquier gas licuado no se modificará durante su consumo mientras quede una parte del gas en estado líquido. Por lo tanto, solamente pesándolo se puede conocer el contenido de un cilindro de un gas licuado.
El gráfico que se muestra a continuación representa el comportamiento de licuefacción de un gas. Se denomina:
Curva“u-v” a la isoterma en 0o C
Curva “w-x” a la isoterma en 30,9o C
Curva “y-z” a la isoterma en 48o C

Las fases en la curva u-v son: desde “u” hasta el principio de la campana de saturación es líquido, dentro del domo de saturación, la fase es de líquido – Vapor, y cuando la curva sale del domo, lo hace en estado gaseoso.


Las fases en la curva w-x son: desde “w” hasta el punto máximo del lomode saturación es líquida, en el punto máximo, la fase es mixta; líquido – vapor, y a partir del punto, es gaseosa.
En la isoterma de 48o C existe una sola fase, la cual es constante; la gaseosa, ya que la isoterma está por encima del punto crítico de la temperatura.
Del análisis de la gráfica se responden las siguientes cuestiones:
¿Cuál es la diferencia básica que presentan las curvas amedida que se aumenta la temperatura?
A medida que se aumenta la temperatura, el líquido se convierte en vapor hasta llegar a gas
¿Qué nombre recibe la curva segmentada?
A la curva segmentada, se le llama, curva de coexistencia líquido – Vapor.
¿Qué representa el punto crítico?
Desde el punto de vista de la temperatura, el punto crítico representa la temperatura máxima a la cual un elementopermanece en estado líquido, y la presión crítica, es la presión medida a esta temperatura.  
 
La meta en la licuefacción de gases es hacer el proceso con el menor gasto de energía.
El punto óptimo de funcionamiento de un licuefador será obtenido en un proceso termodinámicamente reversible. Tal proceso se muestra en el siguiente diagrama de temperatura y entropía. 

La licuefacción de gases se utilizapara el análisis de las propiedades fundamentales de las moléculas de gas (fuerzas intermoleculares), para el almacenamiento de gases, por ejemplo: el GLP, y en la refrigeración y aire acondicionado. En éstos, el gas licuado dentro del condensador, libera el calor de vaporización, y se evapora en el evaporador, donde el calor de vaporización es absorbido. El amoníaco fue el primero de estos...