sustancias puras

TERMODINÁMICA

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Apuntes

TEMA 3: PROPIEDADES DE UNA SUSTANCIA PURA, SIMPLE Y COMPRESIBLE
3. 1. El principio de estado
El principio de estado informa de la cantidad de propiedades independientes necesarias para
especificar el estado de un sistema.
Principio de Estado: puede establecerse que el número de propiedades independientes, para
sistemas de masa y composición conocidas, cuandose desprecian las influencias del
movimiento del sistema como un todo y las del campo gravitatorio terrestre, es una más que
el número de interacciones relevantes de trabajo.
Un sistema simple es aquél en el que sólo hay un modo por el que la energía del sistema
puede alterarse significativamente mediante trabajo cuando el sistema describe un proceso
cuasiestático.
Resulta convenienteinterpretar el principio de estado en términos de propiedades intensivas.

3. 2. La relación P-V-T
En la superficie de la figura se representa la presión en
función de otras dos variables, la temperatura y el volumen
específico; es decir: p = p(ν, T ) . A esta superficie se la
designa como superficie p-ν-T.
Regiones de una sola fase: se trata de las regiones
rotuladas como sólido, líquido ovapor en las que el estado
queda definido con cualesquiera dos de las propiedades p-νT.
Regiones bifásicas: se presentan dos fases en equilibrio;
líquido-vapor, sólido-líquido o sólido-vapor. Estos equilibrios
pueden darse en los cambios de fase como vaporización,
fusión y sublimación. En estas regiones la presión y la
temperatura no son independientes. El estado queda
definido con el volumenespecífico y la presión o la
temperatura.
Línea triple: es la única línea a lo largo de la cual se presentan en equilibrio las tres fases. El
estado queda definido por el volumen específico.
Estado de saturación es aquél en el que empieza o termina un cambio de fase.
Domo de vapor es la zona donde coexisten en equilibrio los estados líquido-vapor.
Las líneas que bordean el domo son laslíneas de líquido saturado y vapor saturado.
La intersección entre estas líneas de saturación se denomina punto crítico. A partir de éste
se definen la temperatura crítica, la presión crítica y el volumen específico crítico.
3. 2. 1. Proyecciones de la superficie
Diagrama de fases. Es la proyección de la superficie en los ejes presión-temperatura. Las
regiones bifásicas se reducen a líneas y lalínea triple se reduce a un punto denominado
punto triple. Se denomina temperatura de saturación a la temperatura a la que el cambio
de fase tiene lugar para una presión determinada llamada presión de saturación.
Diagrama p-ν. Es la proyección de la superficie en los ejes presión-volumen específico.
Las líneas a temperatura constante que aparecen en el diagrama se denominan isotermas.
Paracualquier temperatura menor a la temperatura crítica la presión permanece constante
en el cambio de fase líquido-vapor.
Diagrama T-ν. Es la proyección de la superficie en los ejes temperatura-volumen
específico. Las líneas a presión constante que aparecen en el diagrama se denominan
isobaras. Para cualquier presión menor a la presión crítica la temperatura permanece
constante en el cambio de faselíquido-vapor.

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Apuntes
Cambio de fase. Resulta interesante observar detenidamente los fenómenos que suceden
en el cambio de fase.
Si el sistema se encuentra a una temperatura menor que la de saturación para una
presión dada diremos que se encuentra en un estado de líquido subenfriado.
Si la temperatura es mayor que la de saturación para lapresión dada diremos que
está en la región de vapor sobrecalentado.
Veamos cómo sucede el cambio líquido→vapor a presión constante:
a) Tenemos el líquido subenfriado y suministramos calor desde el entorno al
sistema.
b) La temperatura aumenta hasta la temperatura crítica correspondiente a la
presión a la que se está realizando el cambio. Tenemos líquido saturado.
c) Seguimos suministrando...