Este documento describe diagramas de fases que muestran las condiciones de presión y temperatura bajo las cuales existen diferentes estados físicos como sólido, líquido y gas. Explica que las líneas de equilibrio delimitan zonas donde existe una sola fase y zonas donde coexisten dos fases. También describe el punto triple donde coexisten las tres fases. Aplica estos conceptos para explicar el comportamiento del dióxido de carbono y el agua en diferentes condiciones de presión y temperatura.

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del poder popular para la educación
Santiago Mariño Extensión C. Ojeda
JuanGuaparumo
26.578.309
#45

2. Zulia, Marzo 2020
Son representaciones gráficas de presión vs. temperatura, a las que las fases sólida, líquida y
gaseosa de una sustancia existen. En esta representación se incluye la variación de presión de
vapor del sólido y del líquido, y la variación de la temperatura de fusión con la presión. Los
siguientesdiagramascorrespondenal dióxidode carbono y al agua, en estas representaciones se
observan las condiciones de existencia de una sola fase que son las zonas delimitadas por las
líneasde equilibrio S-G, S-L, L-G; la existencia de dos fases para las condiciones de P y T a las que
existendichaslíneas;yel puntodonde confluyentodaslaslíneasde equilibrio,denominadopunto
triple, que indica las condiciones de presión y temperatura donde coexisten las tres fases o
estados físicos.
Si se observan estas representaciones, se deduce que por debajo del punto triple no existe la
sustancia en fase líquida, y a la presión atmosférica, el CO2 sublima por encima de -78ºC. A
diferenciadel aguasucurvade equilibriode fusión-congelacióntiene pendiente positiva, porque
el CO2, al igual que prácticamente el restode las sustancias, aumenta de volumen al fundirse. En
un planeta cuya presión atmosférica fuese mayor que 5,1 atm terrestres, los habitantes podrían
nadar en lagos de dióxido de carbono líquido. A una presión, Pc, superior a 72,8 atm y a una
temperatura, Tc, de 31ºC, (punto crítico), donde finaliza la línea de equilibrio L-V, desaparece la
distinciónentre líquido ygas,y soloexiste unafase fluida,esdecirpor mucho que se comprima el
gas este no se puede licuar.

3. Observando el diagrama para el agua, al ser su fase sólida menos densa que la líquida, (el hielo
flotaenel agua), esto quiere decir, que está más favorecida la fase líquida a presiones elevadas,
(un aumento de la presión favorece siempre la fase más densa) o que el punto de fusión
disminuye al aumentarlapresión,portantolacurva S-Ltiene pendiente negativa,es por esto que
el hielofunde aplicandopresión,mientrasque el estadolíquidode casi todaslasdemás sustancias
solidifica por compresión.
La intersecciónde lalíneaP = 1 atm con la curva de equilibrioS-L,da,parael hielo el P.F. de 0ºC, y
la intersección con la curva L-G, da, el P.E. del agua, 100ºC.
La distinción entre líquido y gas en el caso del agua, desaparece por encima de la Pc = 218 atm.
Un diagrama de fasesnosolamente sirve para determinar el estado físico en el que se encuentra
una sustancia a una presión y temperatura dadas, sino también para predecir los cambios que
tienen lugar cuando cambian las condiciones.
* Utilizando el diagrama de fases para el agua, describir lo que ocurre cuando el agua a -25ºC y 1
torr (0,0013 atm), se calienta hasta +25ºC y a continuación se comprime hasta 2 atm.
Solución: Inicialmente fase sólida, al calentar se pasa la línea S-V y el sólido sublima, por tanto a
+25ºC se encuentraenfase vapor;cuandose aumentalapresiónhasta2 atm el vaporcondensase
pasa a la zonalíquida,unavez que se sobrepasaenlalíneaL-V lapresión de 23,8 torr (0,0313atm),
(véase tabla de presión de vapor del agua en función de la temperatura).
En los diagramas de fases se puede observar que las zonas de existencia de una sola fase sólida,
líquida o gas aparecen como áreas delimitadas por las respectivas líneas de equilibrio, en el
interior de estas áreas se pueden variar la presión o la temperatura independientemente; las
condicionesenlascualesse encuentranenequilibriodosfases, aparecen como líneas o curvas en
el diagrama de fases, únicamente se puede modificar una variable, presión o temperatura
mientrasse mantengael equilibrioentre lasdosfases,es decir, para una temperatura específica ,
la presión queda fijada y viceversa.
En el punto triple no hay ningún grado de libertad dado que ni la P ni la T se pueden variar, pues
desaparecería la coexistencia de las tres fases.
Gibbs resumió este comportamiento en la regla de las fases:

4. Si lo aplicamos al caso de las curvas de equilibrio:
L + 2 = 1 + 2, L = 1, tal como se indica con anterioridad, donde se pude variar o la presión o la
temperatura, pero no, las dos a la vez.
Comprobarlosgrados de libertadparalas zonasdonde existe unasolafase,y para el punto triple.