Sustancia Pura
- 1. Ministerio del Poder Popular para la Educación Instituto Universitario de Tecnología Antonio José de Sucre Escuela: Seguridad Industrial Semestre 3 Alumno: Juan José Cabrera Profesora: Ing. Ranielina Rondón Sustancia Pura
- 2. Sustancia Pura Es toda sustancia que tiene su composición química homogénea e invariante en cualquiera de las fases que pueda presentar Ejemplo: el agua, el nitrógeno, el oxígeno, el amoníaco y muchos mas. La sustancia pura puede presentarse en distintas fases: sólido, líquido y gaseosa. Dependiendo de los valores de presión y temperatura una sustancia puede estar como sólido, líquido o vapor o presentarse en dos o tres fases a la vez.
- 3. La materia existe en tres estados físicos: sólido, líquido y gaseoso. La mayoría, aunque no todas las sustancias pueden existir en los tres estados. Casi todos los sólidos cambian a líquidos y casi todos los líquidos cambian a gases al ser sometidos a calentamiento. Los líquidos y los gases reciben el nombre de fluidos porque pueden fluir con libertad. Los sólidos y líquidos se conocen como estados condensados porque tienen densidades más altas que los gases. Equilibrio de Fases
- 4. Conceptos Básicos Fase Se define como aquella parte de un sistema que es en su conjunto química y físicamente uniforme. Especie química Entidad químicamente definida, como H2O, Cl2, etc.
- 5. Número de componentes de un sistema Se define como el menor número de especies químicamente independientes necesario para describir la composición de cada una de las diferentes fases del sistema.
- 6. Evaporación Es el proceso del cambio de estado, de líquido a gaseoso, de una sustancia que se encuentra a una temperatura por debajo de su punto de ebullición. Es decir, este proceso se da sin que haya ebullición. Sublimación Es el proceso del cambio de estado de una sustancia sólida a gaseosa, sin pasar por el estado líquido.
- 7. Calor de vaporización Cantidad de calor que se requiere para evaporar un líquido en su punto de ebullición sin que ocurra cambio de temperatura; se expresa en unidades de energía por un gramo o por un mol de sustancia. Es así como el calor molar de vaporización es la cantidad de calor que se requiere para evaporar un mol de líquido en su punto de ebullición sin que haya cambio de temperatura
- 8. Calor de fusión Cantidad de calor que se requiere para fundir un sólido en su punto de fusión sin que haya cambio de temperatura; se expresa en unidades de energía por un gramo o por un mol de sustancia. El calor molar de fusión es la cantidad de calor que se requiere para fundir un mol de sólido en su punto de fusión sin que haya cambio de temperatura
- 9. Calor de Solidificación o Congelación Cantidad de calor que debe eliminarse de un líquido en su punto de congelamiento para congelarlo sin que haya cambio de temperatura.
- 10. Calor de Condensación Cantidad de calor que debe eliminarse de un vapor, en su punto de condensación, para condensarlo sin que haya cambio de temperatura. Punto de ebullición Temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión aplicada; también corresponde al punto de condensación. El punto de ebullición normal es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido es igual a una atmósfera.
- 11. Punto de fusión Temperatura de una sustancia a la cual su fase líquida y sólida coexiste en equilibrio; también se llama punto de congelamiento. El punto de fusión normal es la temperatura de fusión o congelamiento a la presión de una atmósfera.
- 12. Propiedades Independientes de una Sustancia Pura Para comprender la importancia del término propiedad independiente, considérese los estados de líquido saturado y vapor saturado de una sustancia pura. Estos dos estados tienen la misma presión y la misma temperatura, pero definitivamente no son el mismo estado. Por lo tanto, en un estado de saturación, la presión y la temperatura no son propiedades independientes.
- 13. Para especificar el estado de saturación de una sustancia pura se requieren dos propiedades independientes como la presión y el volumen específico, o la presión y la calidad. Para una masa de control difásica, la calidad varía desde 0, cuando la masa de control está compuesta únicamente de líquido saturado, hasta 1, cuando está constituida únicamente por vapor saturado.
- 14. Con frecuencia, la calidad también se expresa como un porcentaje. Obsérvese que la calidad sólo está definida para la mezcla difásica constituida por líquido y vapor. El volumen del sistema a lo largo de la línea difásica es: V= Vliq+ Vvap Si consideramos una masa m que tiene una calidad x. La expresión anterior definirá el volumen o sea la suma del volumen del líquido y el volumen del vapor.
- 15. En términos de la masa, la ecuación anterior se puede escribir en la forma mv = m liq v liq + m vap v vap Ya se había definido v f, para referirnos al volumen especifico del liquido saturado y v g , para el volumen especifico del vapor saturado, la diferencia entre estos dos v g - v f , representa el incremento en volumen especifico cuando el estado cambia de liquido saturado a vapor saturado y de identifica como v fg.
- 16. Ecuaciones de Estado para la Fase Vapor A partir de observaciones experimentales se ha establecido que el comportamiento, según las propiedades P, v y T, de gases a baja densidad, esta representado muy aproximadamente por la siguiente ecuación de estado. P v = RgT En donde, Rg= Ru/M. En que Rg del gas, M el peso molecular y Ru es la constante universal de los gases. El valor de Ru depende de las unidades elegidas para P, v y T.
- 17. Superficies Termodinámicas las superficies termodinámicas están formadas por presión (p), volumen (v) y temperatura (T), que sería en resumen P-v-T. Estas superficies son las que ayudan y permiten identificar los diferentes tipos de estados y como estos pasan de un estado a otro, mas que todo, los resultados se pueden representar en coordenadas rectangulares y es a esto lo que se llama superficie P-v-T.
- 18. Estas superficies, presión (p), volumen (v) y temperatura (T) sirven para calcular los valores que pertenecen a una sustancia de trabajo cuando se encuentra en cualquier estado de la superficie. Si una superficie tiene mayor temperatura que la temperatura crítica, no será capaz de condensar a la fase líquida, independientemente de cuan alta sea la presión que se ejerce sobre ella. Cuando la presión es mayor que la presión crítica, el estado se conoce como estado supercrítico.
- 19. Se dice que es mejor trabajar con diagramas bidimensionales, ya que estos diagramas pueden verse como proyecciones de una superficie tridimensional. La gráfica se puede observar en tres dimensiones, en donde se muestran como propiedades la presión (p), volumen (v) y temperatura (T), mostrándose así los estados de una sustancia simple.
- 20. En esta gráfica se puede considerar T y v como variables independientes, lo que sería la base y P la variable dependiente, lo que sería la altura. Todos los puntos que se encuentren dentro de la superficie representan estados de equilibrio. Donde existe solo una fase se muestran como superficies curvas sobre la superficie P-v-T y las de dos fases se muestran como perpendiculares al plano P-T.