Sustancias Puras

Se considera una sustancia pura aquella que mantiene la misma composición química en todos los estados. Una sustancia pura puede estar conformada por más de un elemento químico ya que lo importante es la homogeneidad de la sustancia. El aire se considera como una sustancia pura mientras se mantenga en su estado gaseoso, ya que el aire esta conformado por diversos elementos que tienen diferentestemperaturas de condensación a una presión especifica por lo cual al estar en estado liquido cambia la composición respecto a la del aire gaseoso.

Agua, nitrógeno, helio, dióxido de carbono, alcohol , ozono.

Una fase es un estado en una secuencia de posibles estados generalmente periódicos (e.g. fases de la luna). Las fases en termodinámica son los distintos estados homogéneos en los que sepresenta una sustancia al ir cambiando su estado termodinámico (temperatura, presión o concentración). Los tres estados básicos de la materia son: sólido, líquido y gaseoso. Para una sustancia pura de poca masa molar, como el CO2, el diagrama de fases esquemático se muestra en la Fig. 5.1, donde se ha incluido la nomenclatura usual para los cambios de fase.

Fig. 5.1. Diagrama de fases (p-T), ydiagrama p-v-T de los estados de equilibrio de una sustancia pura como el dióxido de carbono, con la nomenclatura para los cambios de fase. Al paso de vapor a líquido también se le llama licuación (o licuefacción, que ambas formas vienen en el diccionario). A veces, se restringe la región supercrítica al cuadrante T>TCR, p>pCR, y también otras veces se restringe el nombre de vapor al estadogaseoso en equilibrio bifásico (así se dice, e.g., vapor de butano a la parte gaseosa dentro de la botella a presión, pero gas butano una vez que sale de la botella).
Líquido comprimido y líquido saturado.
Considere un dispositivo de cilindro-émbolo que contiene agua líquida a 20 ºC y 1 atm de presión (estado 1). En estas condiciones el agua existe en fase líquida y se denomina líquido comprimidoo líquido subenfriado, lo que significa que no está a punto de evaporarse. El calor se transfiere al agua hasta que su temperatura aumenta a, por ejemplo, 40 ºC. A medida que aumente la temperatura, el agua líquida tendrá cierta expansión y, por ello, aumentará su volumen específico. Como respuesta a esta expansión, el émbolo se moverá ligeramente hacia arriba. Durante este proceso la presión enel cilindro permanece constante en 1 atm, ya que depende de la presión barométrica exterior y del peso del émbolo, que son constantes. En este estado el agua sigue siendo líquido comprimido, puesto que no ha comenzado a evaporarse. Conforme se transfiere más calor, la temperatura aumentará hasta que alcance 100 ºC (estado 2). En este punto el agua sigue siendo un líquido pero cualquier adición decalor, no importa cuán pequeña, ocasionará que un poco de líquido se evapore. Está por suceder un proceso de cambio de fase, de líquido a vapor. Un líquido que está a punto de evaporarse recibe el nombre de líquido saturado. En consecuencia, el estado 2 corresponde al de un líquido saturado.

Vapor saturado y vapor sobrecalentado.
Una vez que empiece la ebullición, el aumento de temperatura sedetendrá hasta que el líquido se evapore por completo. La temperatura permanecerá constante durante todo el proceso de cambio de fase, se la presión se mantiene constante. Durante un proceso de evaporación (ebullición), el único cambio observable es un gran aumento en el volumen y disminución estable en el nivel del líquido, como resultado de una mayor cantidad de líquido convertido en vapor.Cuando esté a la mitad de la línea de evaporación (estado 3), el cilindro contendrá cantidades iguales de líquido y vapor. Conforme añada calor, el proceso de evaporación continuará hasta que la última gota de líquido se evapore (estado 4). En ese punto, el cilindro se llena por completo con vapor que superó la frontera de la fase líquida. En este momento cualquier pérdida de calor sin importar qué...