Termodinamica

PUNTO TRIPLE DEL AGUA

MEDIDA DE LA TEMPERATURA

Para fijar una escala de temperaturas empíricas, seleccionamos como patrón un cierto sistema con coordenadas Y y K, al cual denominaremos termómetro, ya doptamos un conjunto de reglas para asignar un valor numérico a la temperatura asociada a cada una de sus isotermas. A la temperatura de cualquier otro sistema en equilibrio térmico con el termómetro le asignamos el mismo número. El procedimiento más sencillo consiste en seleccionar una trayectoria conveniente en el plano YK, tal como la indicada en la Figura 1. por la línea de trazos Y = Y1 que corta a las isotermas en puntos cada uno de los cuales tiene la misma coordenada Y, pero diferente coordenada X.

La temperatura asociada a cada ísoterma se toma de modo que sea una función cómoda de la X en el punto de intersección. La coordenada X se denomina !ad termométrica, y la forma de la función termométrica θ (x) determina la de temperatura. Existen seis tipos importantes de termómetros, cada uno de lo cuales tiene su propia propiedad termométrica, como se indica en la tabla.

Sea X una cualquiera de las propiedades termométricas relacionadas en la tabla y decidamos, arbitrariamente, definir la escala de temperatura de forma que la temperatura θ sea directamente proporcional a X. De este modo la temperatura común al termómetro ya todos los sistemas en equilibrio térmico con él viene dada por

θ (X ) = ax (Yconst)

Debe observarse que cuando esta relación arbitraria se aplica a diferentes de termómetros se obtienen, comúnmente, diferentes escalas de temperatura e incluso cuando se aplica a diferentes sistemas del mismo tipo. Finalmente debe seleccionarse, ya sea arbitrariamente o de forma razonada, un tipo de termómetro y un sistema particular (o tipo de sistema) para ser utilizado como dispositivo termométrico patrón. Pero independientemente del patrón escogido, hay que fijar el valor de a en la Ecuación anterior; únicamente entonces se tiene una relación numérica entre la temperatura θ (X ) y la propiedad termométrica X.

La Ecuación se aplica generalmente a un termómetro puesto en contacto con un sistema del cual debe medirse su temperatura θ (X ). Por tanto, se aplica cuando el termómetro se pone en contacto con un sistema patrón, seleccionado arbitrariamente, en un estado fácilmente reproducible; tal estado de un sistema patrón seleccionado arbitrariamente se denomina punto fijo, desde 1954 está en uso un único punto fijo patrón, el punto triple del agua, el estado del agua pura en el que coexisten en el equilibrio una mezcla de hielo, líquido y vapor.

Arbitrariamente asignamos a la temperatura de este estado el valor 273.16 Kelvin,abreviadamente 273.16 K. Entonces la Ecuación se escribe:

En la que el subíndice PT identifica explícitamente el valor de la propiedad con XPTla temperatura del punto triple. De acuerdo con (2) la ecuación general puede escribirse

La temperatura del punto triple del agua es el punto fijo patrón en termometría. Para obtener el punto triple se destila agua muy pura, y sustancialmente de idéntica composición isotópica a la del agua de mar, en un recipiente representado esquemáticamente en la Figura 1.5. El recipiente se cierra cuando se ha eliminado todo el aire. Con ayuda de una mezcla frigorífica colocada en el hueco interior se forma alrededor del mismo una capa de hielo. Cuando la mezcla frigorífica se sustituye por un depósito termométrico, se funde en sus proximidades una fina capa de hielo. Mientras coexistan en equilibrio las fases sólida, líquida y vapor, el sistema se encuentra en el punto triple.

CONCLUSIONES

• Punto triple, condiciones de temperatura y presión a las que pueden ida y

• Un gráfico de la presión frente a la temperatura que muestra los intervalos coexistir en equilibrio las tres fases de una sustancia pura: sólida, líquida y gaseosa. En los que pueden existir las distintas fases se denomina diagrama de fases. En el del agua, mostrado aquí, las líneas AB y BC representan las curvas de presión de vapor del hielo y el agua líquida respectivamente. La línea BD muestra el efecto que un aumento de la presión tiene sobre el punto de congelación. La pendiente de esa línea indica que un aumento de la presión disminuye el punto de congelación. Esto es lo contrario de lo que ocurre con la mayoría de los demás líquidos, y se debe al hecho de que el agua —a diferencia de otros líquidos— se expande al congelarse

En la región ABD, el hielo es la única fase estable; en DBC y ABC, las únicas

A diferencia del punto de congelación y del punto de ebullición, que dependen de la presión, el punto triple es una propiedad fija. Se utiliza para definir el kelvin, la unidad de temperatura termodinámica. Por definición, hay exactamente 273,16

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