propiedades de las sustancias puras

1. 2.1.-
Propiedades de las sustancias
puras
2.1.1.- Sustancias puras
Unidad 2: Propiedades de la materia
Unidad 2

2. PLANIFICACIÓNPLANIFICACIÓN
Certámenes:
• Certamen 1 15 de mayo
• Certamen 2 12 de junio.
• Certamen 3 6 de julio

3. 2.1.- Propiedades de las sustancias puras
2.1.1.- Sustancias puras
Es toda sustancia que tiene una composición química fija en cada fase .
Ej Agua, nitrógeno, helio, etc
Puede ser mezcla siempre que tenga composición homogénea
y composición química invariable .
H20
en cada fase
Puro H2O+Ace
ite
No es homogenea
Una mezcla de dos fases de una sustancia pura, sigue considerándose una
sustancia pura => Composición química homogénea.
Mezcla de aire en dos faces no es homogénea, no es sustancia pura
Unidad 2: Propiedades de la materia

4. 2.1.- Propiedades de las sustancias puras
2.1.2.- Fases de una Sustancia pura
Las sustancias existen en fases distintas dependiendo
de la Temperatura y la Presión
Fases principales
Pueden existir varias fases dentro de la fase principal:
Ejemplo carbón sólido: Grafito y diamante, Helio (2 fases
líquidas), hierro (3 fases sólidas)
S - L -G
Unidad 2: Propiedades de la materia

5. Unidad 1: Introducción a la Termodinámica
Comparación molecular entre sólidos y líquidos
GASES
-Desorden total
-Partículas tienen completa
libertad de movimiento.
-Partículas tienden a estar
alejadas entre si
- Forma y volumen
indeterminado.
LÍQUIDOS
-Menor desorden
-Partículas tienen
movimiento relativo entre si
-Partículas tienen mayor
cohesión (juntas)
- Forma determinada al
recipiente que los contiene
SÓLIDOS
-Orden
-Partículas fijas en una
posición determinada.
-Partículas unidas entre si
- Forma y volumen
determinado
Calentar
Enfriar
Calentar
o reducir
presión
Enfriar o
comprimir

6. (solido)> (líquido)> (gas)
Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.2.- Fases de una Sustancias puras
Existe mayor enlace (F. M) en sólidos , que en líquidos y gases. Razón? Moléculas están
más cercas unas de otras
Modelo mecánico de un sólido

7. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.2.- Fases de una Sustancias puras
SolidificaciónFusión
CondensaciónVaporización
Sublimación Deposición
Sólido
Gas
líquido
E
N
E
R
G
I
A

8. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.3.- Pocesos de cambio de fase de Sustancias puras
1. LIQUIDO COMPRIMIDO: QUE NO ESTÁ A PUNTO DE EVAPORARSE
2. LIQUIDO SATURADO: LIQUIDO A PUNTO DE EVAPORARSE
3. VAPOR SATURADO: VAPOR A PUNTO DE CONDENSARSE
4. MEZCLA SATURADA DE LIQUIDO-VAPOR
5. VAPOR SOBRECALENTADO: VAPOR QUE NO ESTÁ A PUNTO DE CONDENSARCE
ESTADO 1
Mezcla saturada liq-vapor
ESTADO 5

9. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.5.- La superficie P-v-T

10. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.3.- Pocesos de cambio de fase de Sustancias puras
Que pasa si se aumenta la presión sobre el embolo?
A una determinada presión, la temperatura a la cual una sustancia pura cambia de
fase se denomina Temperatura de saturación.Temperatura de saturación.Temperatura de saturación.Temperatura de saturación.
A una determinada temperatura, la presión a la cual una sustancia pura cambia de
fase se denomina Presión de saturación.Presión de saturación.Presión de saturación.Presión de saturación.

11. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.4.- Diagramas de Propiedades para procesos de cambio de Fase
Diagrama P-v
P
v
Líquido
comprimido
Saturada
líquido-vapor
Vapor
sobrecalentado
Punto crítico
( )fgf vvxvv −+=

12. •Cambios de fase
Durante un cambio de fase, la presión y la
temperatura son propiedades dependientes
Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.3.- Pocesos de cambio de fase de Sustancias puras
Psat
Tsat
A una Presión dada, la T° a la cual
una sustancia empieza a hervir se
llama
Temperatura de Saturación, Tsat
A una Temperatura dada, la presión
a la cual una sust pura empieza a
hervir se llama
Presión de saturación, Psat

13. Unidad 2: Propiedades de la materia
La curva de cambio de fase está
en negro. Se define una campana
celeste que es la zona donde se
produce el cambio de fase. A la
izquierda está la zona de líquido
saturado y a la derecha la zona
de vapor sobrecalentado Las
líneas que aparecen son
isotermas. De ellas destaca la
isoterma crítica. Cuando el vapor
de agua está sobre esa
temperatura crítica (K), por
mucho que se comprima el vapor,
este no condensa. Esto define la
zona amarilla de Gas.
También se debe tener claro que
en la fase líquida, las isotermas
son casi verticales. Esto se debe a
que el agua es fluido casi
incompresible.
2.1.6.- Tablas de Propiedades

14. Diagrama T-v
T
v
Líquido
comprimido
Saturada
líquido-vapor
Vapor
sobrecalentado
Punto crítico
total
vapor
m
m
x =
2.1.- Propiedades de las sustancias puras
2.1.4.- Diagramas de Propiedades para procesos de cambio de Fase
Unidad 2: Propiedades de la materia

15. Diagramas de fases
Un diagrama de fases es un gráfico que muestra las
presiones y temperaturas a las que están en equilibrio diferentes
fases. (Se representa la T vs P)
Punto
Crítico
Punto
Triple
Temperatura
Presión
Punto de :
-Ebullición/condensación
-Sublimación
-Fusión/Congelación

16. Diagramas de fases
Punto Triple:
Punto (Tª y presión) donde las tres fases están en equilibrio.
Punto crítico:
Punto (Tª y presión crítica) sobre el cual la fase líquida y gaseosa
una sustancia son indistinguibles.
Temperatura
Presión
Fluido
Supercrítico
A B A- Hay condensación
B- No hay condensación
Ej.: Para el CO2
Tc= 31ºC y Pc= 72.9atm

17. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.4.- Diagramas de Propiedades para procesos de cambio de Fase
Punto Crítico
Punto Triple
PR
ESI
ÓN
TEMPERATURA
LÍQUIDO
VAPOR
SÓ
L
ID
O
2.1.- Propiedades de las sustancias puras
2.1.5.- La Superficie P-v-T

18. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.5.- La superficie P-v-T

19. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.5.- La superficie P-v-T

20. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.5.- La superficie P-v-T

21. Líquido comprimido o subenfriado
Vapor sobrecalentado
Líquido saturado
Vapor saturado
NÍVELDEENERGÍA
Mezcla saturada de líquido-vapor
Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.3.- Pocesos de cambio de fase de Sustancias puras

22. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.6.- Tablas de Propiedades
a) Estados de líquido saturado y de vapor saturado
Subíndice ‘f’:
Se emplea para denotar prop. De LIQUIDO SATURADO
Subíndice ‘g’:
Se emplea para las propiedades de VAPOR SATURADO
Subíndice ‘fg’:
Denota la diferencia entre los valores de vapor saturado y
liquido saturado de la misma propiedad

23. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.3.- Pocesos de cambio de fase de Sustancias puras
Prop. Termod. Fluidos interés técnico
Refrigerantes
Agua
Tablas Gráficos
Diagramas
Algebraica
Ecuaciones de estado

24. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.3.- Pocesos de cambio de fase de Sustancias puras
TIPOS DE TABLAS DE PROPIEDADES
Tablas de Saturación
Prop. De la región bifásica liq-vap
Tablas de líquidos y
vapores
Para las prop. De las regiones
monofásicas Liq y vap
Liquido saturado
Vapores saturados
Mezclas liq-vap
Liquidos subenfriados
Vapores sobrecalentados

25. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.6.- Tablas de Propiedades

26. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.4.- Diagramas de Propiedades para procesos de cambio de Fase
•Entalpía
Generación de potencia
Refrigeración
H = U + PV
u1
p1 v1
u2
p2 v2h = u + Pv
Turbinas, compresores y toberas Flujo permanente
)( epechmWQ ∆+∆+∆=− &&& hwq ∆=−

27. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.4.- Diagramas de Propiedades para procesos de cambio de Fase
•Entropía
Medida del desorden molecular
Calidad de la energía disminuye Entropía del Universo aumenta
T
s
Punto crítico
P2 > P1
P1
Líquido
comprimido Vapor
sobrecalentado
s1
s2
s1s
s1 = s1s < s2

28. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.6.- Tablas de Propiedades
v
100
200
300
400
0,01 0,030,02 0,04
t [ºC] p [MPa]
Pto.
Crítico
0,00315522,09H2O 374,14
CO2 34,05
O2
7,39
1,30
0,002143
0,032192H2
-118,05 5,08 0,002438
-239,85
a) Estados de
líquido saturado
y de vapor
saturado

29. Unidad 2: Propiedades de la materia
b) Mezcla saturada de líquido y vapor
Durante proceso de ‘EVAPORACIÓN’ una sust existe como:
Parte líquida
Parte vapor
Para analizar se necesita conocer las proporciones de
liquido y vapor
Nueva propiedad:
Calidad (X) :
razón entre la masa de vapor y la masa total de la mezcla
2.1.6.- Tablas de Propiedades

30. b) Mezcla saturada de líquido y vapor
No olvidar...
Que durante un proceso de VAPORIZACIÓN sólo
cambia la cantidad de líquido saturado
NO sus propiedades P,T
Deducción de la calidad a través del volumen específico...
Calidad se relaciona con las distancias horizontales en los
diagramas p-v y T-v...
Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.6.- Tablas de Propiedades

31. c) Vapor Sobrecalentado
Ubicada en la región derecha de la línea de vapor
saturado.
Región de una sola fase P y T ya no son prop
dependientes
Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.6.- Tablas de Propiedades

32. d) Líquido Comprimido
No existen muchas tablas para el líquido comprimido
ya que sufren pequeñas variaciones con la presión:
Esto es...
Si aumento 100 veces la presión ocasiona que las
propiedades varíen menos del 1%
S/E propiedad más afectada es la entalpía.
Ante falta de datos se aproxima al liquido comprimido
como un liquido saturado a la temperatura dada (VER)
Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.6.- Tablas de Propiedades

33. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.6.- Tablas de Propiedades

34. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.6.- Tablas de Propiedades

35. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.6.- Tablas de Propiedades

36. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.6.- Tablas de Propiedades

37. Unidad 2: Propiedades de la materia
2.1.6.- Tablas de Propiedades