Conceptos - Termodinamica

CONCEPTOS

Sustancia pura

Una sustancia química es cualquier sustancia con una composición química definida, sin importar su procedencia. Por ejemplo, una muestra de agua tiene las mismas propiedades y la misma proporción de hidrógeno y oxígeno sin importar si la muestra se aísla.

Una sustancia pura no puede separarse en otras sustancias por ningún medio mecánico. Estas sustancias pueden clasificarse en dos grupos: sustancias simples y compuestos. Las sustancias simples están formadas por átomos de un mismo elemento y los compuestos están formados por dos o más tipos de átomos de distintos elementos.

El concepto de sustancia química se estableció a finales del siglo XVIII con los trabajos del químico Joseph Proust sobre la composición de algunos compuestos químicos puros tales como el carbonato cúprico. Proust dedujo que:

Todas las muestras de un compuesto tienen la misma composición; esto es, todas las muestras tienen las mismas proporciones, por masa, de los elementos presentes en el compuesto.

Esto se conoce como la ley de las proporciones definidas, y es una de las bases de la química moderna.

Procesos de cambio de fase de sustancias puras

El estado de líquido comprimido o líquido subenfriado es cuando el líquido aun no está por evaporarse. Pero cuando el líquido está a punto de evaporarse se llama líquido saturado. Para poder que un líquido saturado se evapore necesitamos una cantidad de calor, y a esa cantidad de calor le llamamos “entalpía”.

Al comenzar el proceso de ebullición, la temperatura que estaba aumentando se ve detenida hasta que se evapora todo el líquido presente. En los cambios de fase si la presión se mantiene a un nivel constante por consiguiente la temperatura hará lo mismo.

Vapor saturado es aquél vapor que está a punto de condensarse; y cuando al vapor le falta para condensarse se le llama vapor sobrecalentado. La mayoría de las personas sabe que el agua se evapora a 100°C, lo que no saben es que esto siempre depende de la presión a la cual se encuentra el agua. La temperatura en la que una sustancia pura cambia de fase se le conoce como temperatura de saturación y se abrevia de la sig. manera (Tsat.)

Una vez que contamos con una temperatura determinada, la presión a la que la sustancia pura hace su cambio de fase se le conoce como presión de saturación y se abrevia en la sig. forma. (Psat.)

Líquido comprimido

Se denomina así a un líquido que está sometido a una presión mayor que la presión de equilibrio líquido – vapor correspondiente a la temperatura a que se encuentra (por ej. agua de la canilla a 20 ºC y 1 atm).

Líquido saturado

Se dice que el líquido está saturado si al agregar energía (calor), una fracción de él pasa a la fase vapor. A presión ambiente (1 bar) esto ocurre a los 100ºC de temperatura. La energía agregada produce un cambio de fase y es un aporte de “calor latente”.

En este estado la masa de vapor es prácticamente cero (mV = 0) comparada con la masa de líquido, por lo que el título valdrá:

Vapor saturado

Se denomina así a un vapor que se encuentra en condiciones de equilibrio con su líquido. En este estado tenemos la última gota de líquido que se transforma en vapor.

En este estado la masa de líquido es prácticamente cero (mL = 0) comparada con la masa de vapor, por lo que el título valdrá:

Otra forma de expresar el título del vapor es por medio del volumen específico. El volumen total dentro de la campana es el volumen de líquido más el volumen de vapor:

Aplicando la definición de volumen específico:

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