Este documento discute conceptos clave relacionados con sustancias puras y sus propiedades. Explica que una sustancia pura tiene propiedades específicas que la distinguen de otras sustancias y puede ser un elemento químico o un compuesto químico. También describe las tres fases comunes de una sustancia pura (sólida, líquida y gaseosa) y explica las propiedades de cada fase. Finalmente, introduce conceptos como ecuaciones de estado y tablas termodinámicas que describen las relaciones entre propiedades de sust

1. Realizado por:
Br. Yohander Aguilera
C.I: 23.613.173
Guarenas, 01/06/2015
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE “
AMPLIACIÓN GUARENAS
ESCUELA MECÁNICA

2. Una sustancia pura es aquella
que tiene unas propiedades
específicas que la caracterizan y
que sirven para diferenciarla de
otras sustancias. Las sustancias
puras pueden ser:
Elementos químicos
Son sustancias puras que no
pueden descomponerse en otras
más simples.
Por ejemplo el agua es un
compuesto químico que se puede
descomponer en dos gases
(hidrógeno y oxígeno) al pasar
por ella una corriente eléctrica.
Compuestos químicos
Son sustancias puras que se
pueden descomponer en otras
más simples por métodos
químicos.
Por ejemplo, el oxígeno y el
hidrógeno obtenidos al
descomponer el agua no se
pueden descomponer en ninguna
otra sustancia, son elementos
químicos.

3. Fases de
una
sustancia
pura
Sólida
GaseosaLíquida

4. Fase Sólida. Las moléculas están separadas pequeñas
distancias, existen grandes fuerzas de atracción, las
moléculas mantienen posiciones fijas unas con respecto a
las otras pero oscilan esta oscilación depende de la
temperatura. Cuando la velocidad de oscilación aumenta lo
suficiente estas moléculas se separan y empieza el proceso
de fusión.
Fase Líquida. El espaciamiento molecular es parecido al de
la fase sólida, excepto que las moléculas ya no mantienen
posiciones fijas entre si. Las moléculas flotan en grupos.
Fase Gaseosa. Las moléculas están bastante apartadas unas
de otras y no existe un orden molecular, estas se mueven de
forma desordenada en continuo choque entre ellas y con el
recipiente que las contiene

5. Una razón importante para introducir el concepto de una sustancia pura
es que el estado de una sustancia pura, comprensible, simple (es decir una
sustancia pura en ausencia de movimiento, gravedad y efectos de superficie,
magnéticos o eléctricos) se define por dos propiedades independientes. Por
ejemplo, si se especifican la temperatura y el volumen especifico del vapor
sobrecalentado, se determina el estado del vapor.
Para comprender la importancia del término propiedad independiente,
considérese los estados de líquido saturado y vapor saturado de una sustancia
pura. Estos dos estados tienen la misma presión y la misma temperatura, pero
definitivamente no son el mismo estado. Por lo tanto, en un estado de saturación,
la presión y la temperatura no son propiedades independientes. Para especificar el
estado de saturación de una sustancia pura se requieren dos propiedades
independientes como la presión y el volumen específico, o la presión y la
calidad.

6.  Una ecuación de estado es una relación matemática entre diferentes
propiedades termodinámicas de una sustancia.
 Para la fase de vapor de una sustancia pura, existen una gran cantidad
de ecuaciones de estado entre las que se pueden considerar las
siguientes:

7. Partiendo de la ecuación de estado:
Tenemos que:
Donde R es la constante universal de los gases ideales, luego para dos
estados del mismo gas, 1 y 2:
Para una misma masa gaseosa (por tanto, el número de moles «n» es
constante), podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a
la presión y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura.

8. Si bien hay muchos modelos matemáticos distintos, todos se pueden
generalizar mediante la siguiente expresión:
z es lo que se denomina factor de compresibilidad, que representa cuán alejado
estamos del modelo ideal de los gases. Si z vale 1, entonces el modelo ideal es
aplicable. Dependiendo de la presión los valores de z pueden ser menores o mayores
a 1. Si la presión es baja dominan las fuerzas intermoleculares atractivas, las cuales
reducen el volumen respecto al del gas ideal y z será menor que 1. A presiones altas
dominan las fuerzas repulsivas, las cuales expandirán el gas respecto al gas ideal y z
será mayor que 1. La desviación z se puede calcular con cualquiera de los modelos
matemáticos. De la ecuación anterior sale que

9. Una forma de esta ecuación es:
 donde:
 p es la presón del fluido, medido en atmósferas,
 v es el volumen en el que se encuentran las partículas dividido por el número
de partículas (en litros),
 k es la constante de Boltzmann,
 T es la temperatura, en kelvin,
 a' es un término que tiene que ver con la atracción entre partículas,
 b' es el volumen medio excluido de v por cada partícula.

10. Si se introducen el número de Avogadro, NA, el número de moles n y,
consecuentemente, el número total de partículas n•NA, la ecuación queda en la
forma siguiente:
donde:
p es la presión del fluido,
V es el volumen total del recipiente en que se encuentra el fluido,
a mide la atracción entre las partículas ,
b es el volumen disponible de un mol de partículas ,
n es el número de moles,
R es la constante universal de los gases ideales,
T es la temperatura, en kelvin.

11.  Las relaciones termodinámicas de los vapores puros se representan en
tablas de vapor saturado [Sistema en región de líquido saturado,
mezcla vapor-líquido o vapor saturado] y tablas de vapor
sobrecalentado [Sistema en región de sobrecalentamiento].

12. Líquido
saturado y
vapor
saturado
Representan estados de equilibrio
como líquido y como vapor seco. El
subíndice f se utiliza para líquido
saturado y el subíndice g para vapor
saturado. En el caso de una mezcla
líquido vapor, la entalpía, volumen
específico o entropía resultante [o sea
el valor total del sistema en un estado
específico entre el líquido saturado y
vapor saturado], se designará por el
estado correspondiente al sistema
vgr: entalpía en estado 2 = h2,
volumen específico en estado 1 = v1,
etc. En estos puntos [Mezcla vapor-
líquido en equilibrio], la diferencia se
designa por el subíndice fg, vgr: la
diferencia en el volumen específico
se designa como vfg, la diferencia
entre los valores entálpicos se
designa por hfg. La entalpía de
evaporación se designa como hfg.

13. Durante el
proceso de evaporación, la
sustancia existe como líquido
y como vapor en equilibrio,
dependiendo de la cantidad de
líquido y de vapor, así será la
calidad del vapor, la cual se
define como las
libras [Kilogramos] de vapor
por
libras [Kilogramos] totales y
puede expresarse en
porcentaje o unitario.

14. Se considera al
lìquido comprimido
como un lìquido
saturado a la
temperatura dada.
Un lìquido comprimido
puede ser caracterizado
por:
Presiones
superiores (P > Psaturaciòn a
T dada)
Temperaturas menores
(T < Tsaturaciòn a P dada)
Volumenes especìficos
menores (v < vf a P o T
dada)
Energìas internas menores
(u < uf a P o T dada)
Entalpìas menores
(h < hf a P o T dada)