Este documento trata sobre los conceptos fundamentales de los cambios de estado y el comportamiento de las sustancias puras. Explica que una sustancia pura puede existir en diferentes fases (sólido, líquido y gaseoso) y que la temperatura y presión de saturación determinan a qué temperatura ocurre un cambio de fase. También describe las leyes de los gases ideales y cómo los gases reales se desvían de este comportamiento ideal, requiriendo ecuaciones de estado más complejas.

2. 
 Sustancia que tiene una composición química fija.
 Agua, nitrógeno, helio, dióxido de carbono.
 Mezcla de diferentes elementos o compuestos químicos.
Homogénea.
Aire Agua – Aceite
Agua – Hielo Aire líquido – Aire gaseoso
Sustancia pura





3. 
Fases de una sustancia pura
Se llama fase a cada una de las partes
macroscópicas de composición química y
propiedades físicas homogéneas que forman un
sistema.
Una fase se identifica con un arreglo molecular
distinto, homogéneo y separado de las demás
fases por superficies frontera fáciles de identificar.

4. 
POSTULADOS TEORÍA CINÉTICO
MOLECULAR

5. 
POSTULADOS TEORÍA CINÉTICO
MOLECULAR
ESTADO SÓLIDO
ESTADO LÍQUIDO
ESTADO GASEOSO

6. 
CAMBIOS DE ESTADO

7. 
DIAGRAMA DE FASE

8. 
DIAGRAMA DE FASE

9. 
ESTADO 1
 Líquido comprimido
Agua
P = 1 atm
T = 20 °C
Procesos de cambio de fase de
sustancias puras
ESTADO 2
 Líquido saturado
Agua
P = 1 atm
T = 100 °C
ESTADO 3
 Vapor saturado
Vapor a punto de condensarse.
Mezcla saturada de líquido –
vapor, las fases líquido y vapor
coexisten en equilibrio.
ESTADO 4
 Vapor sobrecalentado
Vapor que no está a punto de
condensarse.

10. 
Q
-200C
00C
1000
C
hielo
sólo
agua
hielo y
agua
vapor y
agua
vapor
Diagrama T – V para el proceso de
calentamiento de agua a presión constante

11. 
INCREMENTO DE TEMPERATURA Y
CAMBIOS DE FASE

12. ¿A qué temperatura hierve el agua?
 Temperatura de saturación
TSat
Temperatura a la que una
sustancia pura cambia de fase
Presión de saturación
PSat
Presión a la que una sustancia
pura cambia de fase.
P = 1 atm
T = 100 ° C
P = 500 KPa
T = 151.9 ° C
¿De qué depende la temperatura de ebullición?
PRESIÓN
P = 101.325 KPa
T = 100 ° C
¿A qué presión?

13. Temperatura y Presión
de saturación
Temperatura
T, ° C
Presión
P, KPa
-10 0.26
-5 0.40
0 0.61
5 0.87
10 1.23
15 1.71
20 2.34
25 3.17
30 4.25
40 7.38
50 12.35
100 101.3
150 475.8
200 1554
250 3973
300 8581
Por ejemplo, la presión del
agua al cambiar de fase
(hirviendo o
condensándose) a 25 ° C es
de 3.17 KPa.
El agua puede congelarse
haciendo caer su presión por
debajo de 0.61 KPa.

14. 
CALOR ESPECIFICO

15. 
CALOR ESPECÍFICO

16. 
CALOR ESPECÍFICO

17. 
CALOR ESPECÍFICO

18. Calor latente
 Calor latente: Cantidad de energía
absorbida o generada durante el
proceso de cambio de fase.
 La magnitud del calor latente
depende de la temperatura o
presión a la que el cambio de fase
sucede.
Agua P = 1 atm
CALOR LATENTE
DE FUSIÓN DE VAPORIZACIÓN
Calor latente de fusión: 333.7 KJ/Kg
Calor latente de vaporización: 2257.1 KJ/Kg

19. 
 La temperatura y la presión son propiedades
dependientes durante el cambio de fase.
Tsat = f(Psat)
Curva de saturación de líquido - vapor

20.  Una sustancia a presión
alta hervirá a una
temperatura más alta.
 La presión atmosférica y
la temperatura
disminuyen con la
altura.
1000 m 3° C
Elevación (m)
Presión
atmosférica
(KPa)
Temperatura
de ebullición
(° C)
0 101.33 100.0
1000 89.55 96.3
2000 79.50 93.2
5000 54.05 83.0
10000 26.50 66.2
20000 5.53 34.5

21.  Un líquido no se evapora a menos que absorba energía
en una cantidad igual al calor latente de vaporización.
Refrigerante 134 a
Calor latente de vaporización: 217 KJ/Kg

24. A la presión y temperatura del punto triple, una sustancia existe
en tres fases en equilibrio.

25. SUSTANCIA FÓRMULA T(K) P (KPa)
Acetileno C2H2 192.4 120
Agua H2O 273.16 0.61
Amoníaco NH2 195.40 6.076
Argón A 83.81 68.9
Carbón (grafito) C 3900 10100
Cloruro de hidrógeno HCl 158.96 13.9
Deuterio D2 18.63 17.1
Dióxido de azufre SO2 197.69 1.67
Dióxido de carbono CO2 216.55 517
Etano C2H6 89.89 8 x 10 -4
Etileno C2H4 104 0.12
Helio 4 (punto λ) He 2.19 5.1
Hexafluoruro de uranio UF6 337.17 151.7
Hidrógeno H2 13.84 7.04
Temperatura y presiones del punto triple de varias sustancias
SUSTANCIA FÓRMULA T(K) P (KPa)
Mercurio Hg 234.2 1.65 x 10-
7
Metano CH4 90.68 11.7
Monóxido de carbono CO 68.10 15.37
Neón Ne 24.57 43.2
Nitrógeno N2 63.18 12.6
Óxido nítrico NO 109.50 21.92
Óxido nitroso N2O 182.34 87.85
Oxígeno O2 54.36 0.152
Paladio Pd 1825 3.5 x 10-3
Platino Pt 2045 2.0 x 10 -4
Titanio Ti 1941 5.3 x 10 -3
Xenón Xe 161.3 81.5
Zinc Zn 692.65 0.065

26. 
CARACTERÍSTICAS DE GAS IDEAL

27. 
CARACTERÍSTICAS DE GAS REAL

28. 
LEY DE BOYLE
(Proceso Isotérmico)
http://perso.wanadoo.es
/cpalacio/boyle2.htm

29. 
LEY DE CHARLES
(Proceso Isobárico)

30. 
LEY DE CHARLES
(Proceso Isobárico)

31. 
LEY DE GAY-LUSSAC
(Proceso Isométrico o Isocórico)

32. 
COMPORTAMIENTO DE UN GAS
IDEAL

33. 
COMPORTAMIENTO DE UN GAS
REAL

34. 
COMPORTAMIENTO DE UN GAS
REAL

35. 
ECUACIONES DE
ESTADO

36. 
 Ecuación de estado: Cualquier ecuación que relaciona la
presión, temperatura y volumen específico de una sustancia.
 La más simple y mejor conocida ecuación de estado para
sustancias en fase gaseosa es la ecuación de estado del gas
ideal. Esta ecuación predice el comportamiento P-v-T de un gas
con bastante precisión.
La ecuación de estado del gas ideal

37. 
La ecuación de estado del gas ideal
R: constante del gas
M: masa molar (kg/kmol)
Ru: Constante universal de los gases
Diferentes sustancias tienen diferente
constante para el gas.

38. 
La relación del gas
ideal a menudo no es
aplicable a gases
reales; así que se debe
ser cuidadoso al
usarla.
Masa = Masa molar  Número de moles
Ideal gas
equation at two
states for a fixed
mass
Los gases reales se
comportan como un gas
ideal a bajas densidades
(bajas presiones,
temperaturas altas).
La ecuación de estado del gas ideal

39. LEY DE LOS GASES IDEALES
n = number of moles
R = universal gas constant = 8.3145 J/mol K
N = number of molecules
k = Boltzmann constant = 1.38066 x 10-23 J/K = 8.617385 x 10-5
eV/K
k = R/NA
NA = Avogadro's number = 6.0221 x 1023 /mol
=0.0821 (l.atm)/(mol.K)

40. 
¿Es el vapor de agua un gas ideal?
 A presiones por debajo de 10 kPa, el
vapor de agua puede tratarse como un
gas ideal, independientemente de su
temperatura, con error insignificante
(menos del 0.1 por ciento).
 A altas presiones, sin embargo, la
hipótesis de gas ideal presenta errores
inaceptables, sobre todo en las
proximidades del punto crítico y la
línea de vapor saturado. En
aplicaciones de aire acondicionado, el
vapor de agua en el aire puede ser
tratado como un gas ideal. ¿Por qué?
 En aplicaciones en planta de energía
usando vapor, sin embargo, las
presiones involucradas son muy altas,
por lo tanto, las relaciones de gas ideal
no se deben utilizar.
Porcentaje de error ([|vtabla - videal|/vtabla] 100) involucrados en
el supuesto de que el vapor es un gas ideal, y la región en la que
el vapor puede ser tratada como un gas ideal con menos de 1 por
ciento de error.

41. 
Factor de compresibilidad Z Un factor que cuantifica la desviación de
los gases reales del comportamiento de un gas ideal a una temperatura
y presión dadas.
Cuanto más lejos de la unidad se
encuentre Z, mayor es la desviación del
gas de la conducta de gas ideal.
Los gases se comportan como un gas ideal
a baja densidad (es decir, baja presión y
alta temperatura).
Pregunta: ¿Cuáles son los criterios de baja
presión y alta temperatura?
Respuesta: La presión o la temperatura de
un gas es alta o baja en relación a su
temperatura crítica o de presión.
FACTOR DE COMPRESIBILIDAD UNA MEDIDA DE LA
DESVIACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE UN GAS IDEAL

42. 
El factor de compresibilidad es la
unidad un gas ideal.
A muy bajas presiones, todos los gases se aproximan al
comportamiento de un gas ideal(independientemente
de su temperatura).
FACTOR DE COMPRESIBILIDAD UNA MEDIDA DE LA
DESVIACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE UN GAS IDEAL

43. Comparación del factor Z para varios gases.
Temperatura reducida
Presión reducida
Pseudo- volumen
específico reducido
Z puede ser determinada utilizando
los valores de PR y vR.

44. 
ECUACIONES DE ESTADO
RT
Pv 
RT
Pv
Z 
Ecuación de estado de gas ideal
Factor de compresibilidad
http://youtu.be/tN6O6HoHjKE