El documento define una sustancia pura como aquella que mantiene su composición química sin importar su estado. Describe ejemplos de sustancias puras como elementos (hidrógeno, oxígeno, helio) y mezclas (agua, dióxido de carbono, diamante). Explica que las sustancias puras pueden ser simples, compuestas o multifásicas y presenta conceptos clave como fases, diagrama de fases, y propiedades como la entalpía y el factor de compresibilidad.

1. Qué es una sustancia Pura
 Es aquella que no cambia su composición
química sin importar el estado en que se
encuentre

2. Composición Sustancias Puras

3. Ejemplos de Sustancias Puras
 Elementos
 1- Hidrógeno
 2- Oxígeno
 3- Helio
 Mezclas
 1- Agua
 2 Dióxido de Carbono
 3- Diamante

4. Sustancia Puras Simples
 Son aquellas sustancias que están formadas por un
solo tipo de átomos y que no pueden ser
descompuestas por ningún método, físico o químico.
 Ejemplo.
 Hidrógeno
 Oxígeno

5. Sustancias Puras compuestas
 Son sustancias que están formadas por más de un
elemento. Por ejemplo, el agua, que está formada por
los elementos oxígeno e hidrógeno.

6. El aire
 El aire es una mezcla de nitrógeno y otros gases. Y a
condiciones normales es una mezcla homogénea, sin
embargo, en estado gaseoso el nitrógeno cambia su
composición por lo que no cumple la condición de
sustancia pura.
 Para que una mezcla se considere sustancia pura, debe
mantener su composición química en todas sus fases.
 Porqué es esto?

7. Agua
 El agua mantienen sus propiedades químicas en todas
sus fases. Sea en sólido como hielo, liquido y gas como
vapor.

8. Fases de una Sustancia Pura
 Las fases son sólido, líquido y gas.
 Cada fase se caracteriza por ser homogénea y se
distingue claramente una fase de otra.
 Cada fase depende del comportamiento de las
moléculas en cada caso.
 Explicar este comportamiento para: sólidos, líquidos y
gases.

9. Sustancias puras Multifásicas
 Para que una sustancia se considere pura debe serlo en
todas sus fases.
 Por ejemplo el agua tiene tres fases y en ninguna cambia su
componentes químicos.
 Algunas sustancias pueden tener varias fases dentro de la
fase principal.
 El agua, como hielo, puede presentarse en siete fases
diferentes
 El carbono en sus fase sólida se presenta como grafito y
como diamante. Como sucede esto?
 El acero tiene por lo menos tres fases en la fase sólida.
Cuáles son, cuantas realmente son?

10. EJEMPLOS DE
estructura molecular
sólidos sustancias
PURAS.
Muestra un arreglo
fijo.
Porqué tiene este
arreglo de moléculas
los sólidos.

11. EJEMPLOS DE
estructura
molecular líquidos
sustancias PURAS.
Muestra un arreglo
sin atadura.
Explicar este
comportamiento

12. EJEMPLOS DE
estructura
molecular gases
sustancias PURAS.
Muestra un arreglo
libre.

13. +

14. Proceso de cambio de Fases
 Fase. Es el estado en que se encuentra la sustancia.
 Una sustancia puede coexistir en equilibrio en más de
una fase. El agua puede existir como líquido y vapor y a
veces puede existir en las tres fases.
En el proceso de cambio de fase líquida a fase de vapor
del agua, se produce el siguiente proceso. Esto se hace
a presión constante de una altm.

15. Cont. Proceso cambio de fase agua
 Estado 1. El agua se encuentra a temperatura ambiente.
 A la temperatura ambiente (20 grados C) o más alta el
agua está en un estado que se conoce como líquido
comprimido
 Si se adiciona calor al agua, aumenta la temperatura
hasta que llega hasta los 100 grados C.
 Cuando el agua está a 100 grados Celsius inicia la
ebullición y parte del líquido se transforma en vapor.

16. Cont. Proceso cambio de fase agua
 Estado 2. Si en estas condiciones (100 C) la
temperatura baja, parte del vapor vuelve a estado
líquido. En este estado se le llama líquido saturado.
 El estado de líquido saturado se reconoce como aquel
en el cual el agua está a punto de evaporarse.
 La evaporación se inicia a los cien grados Celsius y
continúa hasta que todo el líquido se convierta en
vapor.

17. Cont. Proceso cambio de fase agua
 Estados 3 y 4. En los estados 3 y 4 agua coexiste como
sustancia pura en ambas fases, liquido y vapor y se
llama mezcla saturada o vapor húmedo.
 Durante esta etapa la temperatura se mantiene a 100
grados hasta que todo el líquido se convierte en vapor.
 Estado 4. El estado 4 se reconoce cuando toda la
sustancia es vapor y la temperatura esta rondando los
100 grados C. En esta situación se llama vapor saturado

18. Cont. Proceso cambio de fase agua
 El vapor saturado se caracteriza porque si baja
ligeramente la temperatura se produce un a
condensación o sea que parte del vapor vuelve a
estado líquido.
 Estado 5. El estado 5 es cuando el vapor aumenta de
temperatura alejándose de los 100 C y no se condensa
aunque baje la temperatura. Este vapor se llama valor
sobrecalentado.

19. Diagrama de cambio de fase Agua

20. Presión y temperatura de
Saturación
 Presión de Saturación, es la presión a la que una
sustancia cambia de fase.
 Temperatura de saturación, es la temperatura a la que
una sustancia cambia de fase.
 Para una temperatura de saturación existe una única
presión de saturación. Ejemplo. A una atmósfera de
presión el agua hierve a 100 grados C.
 Son dos propiedades dependientes
 Por ejemplo a presiones menores a una atmósfera, el
agua hierve a temperatura menor.

21. Curva Presión y Temperatura de
Saturación

22. Otros Conceptos
 Durante el cambio de Fase se producen:
 1- Calor latente de Fusión. Es la cantidad de calor o
energía calorífica que se absorbe durante la fusión. Es
la misma cantidad de energía liberada durante la
solidificación.
 2- Calor Latente de evaporación. Cantidad de calor que
se necesita al pasar una sustancia de líquido a vapor o
gas. Es la misma liberada en la condensación.

23. Diagramas de Fases
 Los diagramas de fases son gráficos que describen los
procesos de cambios de fases de una sustancia. Un
ejemplo de diagrama de fase es el que se muestra en la
diapositiva 19.
 Es un diagrama de fase T-v (temperatura volumen
específico)
 Otros diagramas son P-v y P-T

24. Diagrama de fase
T-v
Se observa :
Punto Crítico
Líneas Isobaras
Región de liquido
comprimido
Región de mezcla saturada
Región de vapor
sobrecalentado
Línea de líquido Saturado
Línea de vapor Saturado

25. Diagrama P-v
En la curva se Observan.
1- Punto Crítico
2-Region de Líquido
Saturado
3- Región de Mezcla
líquido vapor
4- Región de Vapor
Sobrecalentado
5- Línea isotermas o
temperatura constantes.
6- Línea Líquido saturado
7- Línea de Vapor saturado

26. Conceptos
 Punto crítico. Punto donde se unen las líneas de
liquido saturado y vapor saturado. Esto quiere decir
que la sustancia coexiste en ambas fases.
 Línea de líquido saturado. Es a línea que se forma
uniendo todos los puntos que de líquido saturado a
cada presión.
 Línea de vapor saturado se forma uniendo todos los
puntos correspondientes al vapor saturado para cada
presión

27. Conceptos
 Región de líquido comprimido. Es la región a la
izquierda del diagrama de fase y corresponde a la fase
líquida antes de la saturación.
 Región de saturación. Es la parte interior del diagrama
de fase. En esta la sustancia coexiste como líquido y
vapor.
 Región de vapor sobre calentado. Es a la derecha del
diagrama y sólo existe vapor a una temperatura por
encima de la de saturación.

28. Conceptos
 Líneas isobaras. Son la líneas que indican la presión
constante a la que se produjo el cambio de fase.
 Líneas isotermas. Indican la temperatura constante a
la que se produjo el cambio de fase.

29. Diagrama de fase
P-T
Este diagrama incluye las
tres fases de la sustancia.
Las sustancia existe en los
tres estados en el punto
triple.
La línea de sublimación
separa la fase sólida de la
de vapor.
Existen dos líneas de
fusión, una de las
sustancias que se contraen
al solidificarse y la otra de
las sustancias que
aumentan.

30. Conceptos
 La sublimación es el paso del estado sólido a vapor
directamente. Esto sucede con algunas sustancias
sólidas, que como el alcanfor y el dióxido de carbono,
existen a presión por debajo de la presión del punto
triple.

31. Tablas de Propiedades
 Las tablas de propiedades son tabulaciones que se
hacen de los valores de las propiedades de las
sustancias a presiones y temperatura de saturación.
 El objetivo de las tablas es evitar las complicadas
ecuaciones termodinámicas. Los valores de las tablas
son menos precisos pero los errores que producen son
pequeños.
 Las tablas se preparan por área según el diagrama de
fase. Hay tablas para líquido comprimido, mezcla
saturada y para valor sobrecalentado de sustancias.

32. Tablas de propiedades
 Existen muchas tablas. Están como apéndices de los
libros de textos y manuales. Entre las más importantes
están las tablas numeradas como 4-A, 5-A, 12-A entre
otras.
 Las tablas 4 y 5 son para líquido saturado y vapor
saturado.
 Para una presión dada muestran las temperaturas,
volumen específico, energía interna, entalpía y
entropía.

33. Tablas

34. Entalpia
 La entalpía es una propiedad de la sustancia o de un
sistema que se define como h=u+Pv (Kj/Kg). Esta
fórmula sería entalpía específica.
 La entalpía total H=U+PV (Kj).
 Probar que la entalpía es energía por un análisis de
unidades.

35. Mezcla suturada líquido Vapor
 Como el área central del diagrama de fase contiene
tanto líquido como vapor, es necesario determinar la
cantidad de líquido y de vapor para un estado dado.
 Esto se hace con una nueva propiedad que se conoce
como calidad x.
 La calidad de define como la proporción de vapor que
existe en la mezcla.
 x=Masa vapor/Masa total

36. Calidad
 Otras maneras de expresar la calidad.
 x=vpro-vf/vfg
 Vpro es el volúmen específico del estado del sistema
 vf volumen específico del líquido en la mezcla
 vfg es la diferencia entre los volúmenes específicos del
vapor y líquido en la mezcla

37. Calidad
 Porqué la calidad sólo tiene importancia en la región
de la mezcla saturada, mas no en las regiones de
líquido saturado y vapor sobrecalentado? Que valor
tiene la calidad en la región de mezcla

38. Características del vapor
Sobrecalentado
 Para saber si el estado del agua en un sistema es vapor
sobrecalentado, se comparan los siguientes parámetros
con el vapor saturado
 1- Presión menor que la presión de saturación
 2- Temperatura mayor que la temperatura saturación
 3-Volúmenes específicos superiores v > vg
 4- Energía interna mayor u > ug
 5- Entalpía mayor h > hg

39. Características del líquido
Comprimido
 Al compararlo con el líquido saturado, el líquido
comprimido tiene las características sgtes.
 1- Presión mayor que la presión de saturación
 2-Temeperatura menor que la de saturación
 3- Volúmenes específicos inferiores v < vf
 4- Energía interna menores u < uf
 5- Entalpía menores h < uf

40. Ecuación de Estado de Gas Ideal
 Gas ideal. Un gas ideal es aquel cuyo comportamiento
sigue la ecuación de gas ideal.
 Ecuación de gas ideal, es cualquier ecuación que
relaciona las variables de presión, Temperatura y
Volumen específico
 Una de las ecuaciones de gas ideal es Pv=RT, donde
 R ES LA CONSTANTE UNIVERSL DE LOS GASES

41. Formas de la ecuación de gas ideal
 1- PV=mRT
 2- PV=NRuT

42. Vapor de agua-Gas ideal
 El vapor de agua sólo se puede considerar como gas
ideal a presiones inferiores a 10 Kpa, con un error de
0.1%. Ver fig. 3.49 texto.
 A presiones mayores el error que se comete es muy
grande por tanto inaceptable.
 En los sistemas de aire acondicionado donde las
presiones son bajas, se puede suponer como gas ideal,
sin embargo en las centrales eléctricas de vapor no, por
que se manejan a altas presiones.

43. Factor de compresibilidad
 El factor de compresibilidad es una medida de cuan
cerca o lejos está una sustancia del comportamiento de
gas ideal. Se define como..
 Z=Pv/RT o Pv=ZRT
Para gas ideal Z = 1, si es mayor o menor que 1, la
sustancia se hace menos ideal.
El valor de z se determina en las cartas A-15 del libro

44. Calculo de Z
 Para calcular Z se entra en la carga de compresibilidad
con el valor de Pr (presión reducida) en el eje
horizontal; se desplaza hacia arriba hasta tocar una de
las líneas Tr (temperatura reducida), luego se va hacia
la izquierda donde se observa el valor de Z.
 Otra forma del valor de Z=v actual/v ideal.
 Pr y Tr son las presiones y temperaturas normalizadas.
Todos los gases se comportan de manera similar a estas
presiones y temperaturas

45. Continuación
 La normalización de las temperatura y la presión se
hace con respecto a las temperaturas y presiones del
punto crítico de los gases.
 Pr=P/Pcr
 Tr=T/Tcr