Punto critico y punto triple

1. Diagrama de
fases
(Punto triple, punto crítico)
CRISTHIAN Y. HILASACA ZEA

2. Introducción
En termodinámica y ciencia de materiales
se denomina diagrama de fase o
diagrama de estados de la materia, a la
representación entre diferentes estados
de la materia, en función de variables
elegidas para facilitar el estudio del
mismo.1 Cuando en una de estas
representaciones todas las fases
corresponden a estados de agregación
diferentes, se suele denominar diagrama
de cambio de estado.
Los diagramas de equilibrio pueden tener
diferentes concentraciones de materiales
que forma una aleación a distintas
temperaturas. Dichas temperaturas van
desde la temperatura por encima de la
cual un material está en fase líquida hasta
la temperatura ambiente y en que
generalmente los materiales están en
estado sólido.

3. Las sustancias se presentan en estado sólido, líquido o gaseoso; estos se conocen como estados
de agregación. Cada uno corresponde a una fase las que graficaremos en adelante y mostraremos
sus posibles cambios.

4. Toda porción, que puede incluir a la totalidad de un sistema, que es físicamente
homogénea dentro de sí misma y limitada por una superficie, de tal modo que sea
mecánicamente separable de cualquier otra porción.
Definición de Fase
Una fase tiene las siguientes características:
 La misma estructura y ordenamiento atómico en todo el material.
 Tiene en general la misma composición y propiedades en su interior.
 Hay una interfase definida entre la fase y cualquiera de las otras fases circundantes.

5. Una fase de un material, en términos de su microestructura, es una región
que difiere en estructura y/o composición de otra región.
agua
Agua líquida
Hielo
Vapor de agua
Fase

6. DIAGRAMA DE FASES
En termodinámica y ciencia de los materiales se denomina diagrama de fase o diagrama de
estados de la materia, a la representación entre diferentes estados de la materia, en función
de variables elegidas para facilitar el estudio del mismo. Cuando en una de estas
representaciones todas las fases corresponden a estados de agregación diferentes se suele
denominar diagrama de cambio de estado.
Los diagramas de equilibrio pueden tener diferentes concentraciones de materiales que forma
una aleación a distintas temperaturas. Dichas temperaturas van desde la temperatura por
encima de la cual un material está en fase líquida hasta la temperatura ambiente y en que
generalmente los materiales están en estado sólido.

7. Un diagrama de fases muestra las fases y sus composiciones en cualquier
combinación de temperatura y composición de la aleación.
Se tienen 3 tipos de diagramas:
• Tipo I: Solubilidad total al estado sólido y liquido
• Tipo II: Solubilidad total al estado liquido e insolubilidad al estado
sólido
• Tipo III: Solubilidad total al estado liquido y solubilidad parcial al
estado sólido.

9. DIAGRAMA DE FASES GENÉRICO PARA UNA
SUSTANCIA PURA

10. En el diagrama de fase que se muestra en la figura, las líneas OB, OC y OD corresponden
a valores de presión y temperatura en las que coexisten dos fases: En OB, coexisten en
equilibrio sólido y gas, se conoce como curva de vapor del sólido; en OC coexisten en
equilibrio líquido y gas y en OD coexisten en equilibrio sólido y líquido.

11. DIAGRAMA DE FASES
OD tiene una pendiente
positiva; entonces la fase
sólida tiene mayor densidad
que la fase líquida
O : punto triple
T : temperatura en el punto triple
Tf: punto de fusión normal
Tc: temperatura crítica
C : punto crítico
P : presión en el punto triple Teb:
punto de ebullición normal Pc :
presióncrítica

12. DIAGRAMA DE FASES
OD tiene una pendiente
negativa; entonces la fase
líquida tiene mayor densidad
que la fase sólida
O : punto triple
T : temperatura en el punto triple
Tf: punto de fusión normal
Tc: temperatura crítica
C : punto crítico
P : presión en el punto triple Teb:
punto de ebullición normal Pc :
presióncrítica

13. PUNTO TRIPLE
En este punto del diagrama coexisten
los estados sólido, líquido y gaseoso.
Estos puntos tienen cierto interés, ya
que representan un invariante y por
lo tanto se pueden utilizar para
calibrar termómetros.
La sustancia coexiste en equilibrio en
los tres estados, está parcialmente
solida, parcialmente líquida y
parcialmente gaseosa. Además, para
valores de presión o temperatura mas
bajas que el punto triple la sustancia
en cuestión no puede existir en
estado líquido y solo puede pasar
desde sólido a gaseoso en un proceso
conocido como sublimación.
En el diagrama de fase que se muestra en la
figura, «O» es el punto triple
OB : curva de sublimación
OD : curva de fusión
OC : curva de vaporización (de presión de vapor)

14. PUNTO DE EBULLICIÓN
En este punto de ebullición de una
sustancia, es aquel valor de
temperatura para el cual coexisten en
equilibrio, los estados líquido y gaseoso
a determinada presión. Los diferentes
puntos de ebullición para las diferentes
presiones corresponderían a la curva
OC.
PUNTO DE FUSIÓN
El punto de fusión de una sustancia, es
aquel valor de temperatura para el cual
coexisten en equilibrio, los estados
líquido y sólido a determinada presión.
Los diferentes puntos de fusión para las
diferentes presiones corresponderían a
la curva OD.
PUNTO DE EBULLICIÓN Y
PUNTO DE FUSIÓN
NORMALES
El punto de ebullición normal y el punto
de fusión normal se mide a una presión
normal de 1 atmósfera (760 mmHg).

15. PUNTO CRÍTICO
El punto C indica el valor máximo de
temperatura en el que pueden
coexistir en equilibrio dos fases, y se
denomina punto crítico. Representa
la temperatura máxima a la cual se
puede licuar el gas simplemente
aumentando la presión.
Gases a temperaturas por encima de
la temperatura del punto crítico no
pueden ser licuados por mucho que
se aumente la presión. En otras
palabras, por encima del punto
crítico, la sustancia solo puede existir
como gas.

16. PUNTO CRÍTICO E ISOTERMA CRÍTICA
El aumento de presión de un gas a
temperatura por debajo de la
isoterma crítica, Tc produce un
líquido con la aparición de un
menisco, un cambio de fase
discontinuo.
Al aumentar la presión por encima
de la isoterma crítica simplemente
aumenta la densidad del fluido
supercrítico. En el recorrido
marcado por las flechas pequeñas,
el gas cambia a líquido sin mostrar
la discontinuidad del cambio de
fase.

17. FLUIDO SUPERCRÍTICO
Un gas en el punto crítico está a una presión
tan elevada y sus moléculas están tan juntas
que se vuelve indistinguible de un líquido. Un
líquido en el punto crítico se encuentra a una
temperatura tan elevada y sus moléculas
están tan separadas que no se distingue de un
gas.
Entonces las dos fases se hacen una y forma
un fluido supercrítico, que no es ni un líquido
verdadero ni un gas verdadero.
Al ir más allá del punto crítico, no ocurre
ningún cambio de fase distinto. En vez de
ello, aparece momentáneamente un lustre
blanquecino aperlado, y la frontera visible
entre el líquido y el gas desaparece de forma
súbita.

18. DIAGRAMA DE FASES DEL AGUA
El punto O es el punto triple donde se tienen
los únicos valores de presión y temperatura a
los que coexisten las tres fases, sólido,
líquido y gas en equilibrio. Para el punto
triple: T = 0,01°C y P = 0,00603 atm.
El punto de fusión normal es 0°C y el punto de
ebullición normal es 100°C. Para el punto
crítico C, la temperatura crítica es Tc = 374°C y
Pc = 218 atm.
El agua (hielo) no se puede sublimar a
presión normal (1 atm) ya que su punto
triple está por debajo de dicho valor
(0,00603atm).

19. DIAGRAMA DE FASES DEL CO2
El punto O es el punto triple donde se tienen
los valores de presión y temperatura únicos a
los que coexisten las tres fases, sólido,
líquido y gas en equilibrio. Para el punto
triple: T = -56,4°C y P = 5,2 atm. El punto de
sublimación normal es - 78°C.
En el punto crítico C, la temperatura crítica es
Tc=31,1°C y Pc=73 atm.
El CO2 sólido (hielo seco) si se puede
sublimar a presión normal (1 atm) ya que
su punto triple está por encima de dicho
valor (5,2 atm).

20. DIAGRAMA DE FASES PARA EL YODO
En este caso las temperaturas del punto de
fusión y del punto triple son prácticamente
iguales. La curva OC es la curva de presión de
vapor del yodo líquido y C es el punto crítico.
OB es la curva de sublimación del yodo sólido.
La línea casi vertical OD representa el efecto
de la presión sobre el punto de fusión del
yodo y se denomina curva de fusión. El punto
O es el punto triple corresponde a los únicos
valores de presión y temperatura a los que
coexisten las tres fases, sólido, líquido y gas
en equilibrio. Para el punto triple: T = 113,6°C
y P = 0,121 atm. El punto de fusión normal es
113,6°C y el punto de ebullición normal es
184,4°C.

21. DIAGRAMA DE FASES DEL AGUA