Propiedades de las sustancias puras

Capitulo 2. [Propiedades de las sustancias puras]




En este capitulo se cubre el análisis de los procesos con cambio de fase. Se presentan las tablas de propiedades termodinámicas del vapor de agua y refrigerantes y los diagramas termodinámicos que relacionan las variables: presión, temperatura, volumen específico, entalpía, entropía. También se estudia las propiedades de losgases ideales y las ecuaciones que gobiernan su comportamiento: así como los calores específicos y sus relaciones.


Introducción
En este capítulo se analizan las sustancias puras y sus procesos con cambio de fase. Se presentan diagramas de propiedades y de superficies PVT de sustancias puras. Se estudia el comportamiento de los gases ideales y reales. Se define los calores específicos, entalpíay energía interna de gases.

Sustancia pura
Es una sustancia que tiene una composición química fija; es decir que también puede ser una mezcla de varias sustancias o elementos químicos media vez la composición no varíe o sea que sea una mezcla totalmente homogénea. O sea que puede ser aire, combustible búnker, etc., pero no puede ser una mezcla de aceite y agua ya que estos se separan y noforma una mezcla homogénea.
Una mezcla de dos o más fases de una sustancia pura sigue siendo una sustancia pura, siempre que la composición de las fases sea la misma, como agua en su fase de vapor y líquida o mezcla de hielo y agua líquida, pero aire en su fase de vapor y líquido no es una sustancia pura ya que tienen diferentes composiciones ya que se condensa solamente el vapor de agua, esto esdebido a que los componentes del aire tienen diferentes puntos de condensación.

Fases de una sustancia
Las sustancias existen en diferentes fases, a temperatura y presión ambiente el cobre, hierro, plástico, oro es sólido, el aire, el nitrógeno es gaseoso, el agua, el mercurio es líquido.
Una sustancia puede tener varias fases con estructuras moleculares diferentes, por ejemplo el carbonopuede existir como grafito o diamante en fase sólida. El hielo puede existir con siete fases sólidas diferentes.
Una fase se identifica como un arreglo molecular distinto, homogéneo en su totalidad y separado de las demás fases por medio de superficies identificables. Por ejemplo el agua y el hielo, estas son fácilmente identificables.
A nivel molecular, los enlaces moleculares del estado sólidoson más fuertes que el estado líquido y este que el estado gaseoso.
En las moléculas del sólido existen pequeñas distancias intermoleculares, las fuerzas de atracción entre las moléculas son grandes y las mantienen fijas dentro del sólido.
En las moléculas del líquido es similar al estado sólido únicamente que las moléculas ya no mantienen posiciones fijas entre si y pueden rotar y trasladarselibremente. En un líquido las fuerzas intermoleculares son más débiles con relación a un sólido, pero son fuertes en comparación con los gases.
En la fase gaseosa las moléculas están bastante apartadas unas de otras y no hay un orden molecular. Las moléculas del gas se mueven al azar, en continuo choque entre si y con las paredes del recipiente que las contienen. Las fuerzas moleculares son muypequeñas, en particular en bajas densidades, y las colisiones son la única interacción entre las moléculas. Las moléculas en estado gaseoso tienen un nivel de energía bastante mayor que en la fase líquida o sólida, o sea que el gas debe liberar una gran cantidad de energía antes de que pueda congelarse o condensarse.
Una sustancia pura puede existir en diferentes fases dependiendo del proceso, porejemplo en la caldera existe agua líquida y vapor; un refrigerante en un condensador evaporativo existe inicialmente como vapor, luego como líquido.

Líquido sub-enfriado y líquido saturado
El agua adentro de un cilindro-pistón a 20ºC y 1 atm. Existe como líquido sub-enfriado o líquido comprimido, lo que significa que no está a punto de avaporarse. Al transferir calor a este VC (volumen de...