Clapeyron
- 1. LECCIÓN 16 Singularidades termodinámicas. Las transiciones de fase. Diagrama de fase de un cuerpo puro. Ecuación de Clapeyron. Los puntos triple y crítico. Emile Clapeyron (1799-1864)
- 2. Las transiciones de fase El sistema heterogéneo o en “equilibrio de fases” cumple: Los estados recorridos con esas condiciones componen la “transición o cambio de fase” que es de primer orden si S 0 y V 0. El equilibrio de fase en un cuerpo puro implica: y donde h = L es el calor latente de transición o de cambio de fase.
- 3. Estabilidad de las fases T o es la temperatura de cambio de fase. Los mínimos absolutos son los estados estables. Los mínimos relativos estados “metaestables”.
- 4. Cuerpos puros Presentan tres fases generales: sólida, líquida y gaseosa. Los sólidos pueden tener fases alotrópicas. Todas ellas están gobernadas por G mínimo.
- 5. Diagrama de fases I
- 6. Diagrama de fases II
- 7. Diagrama de fases III
- 8. Diagrama de fases IV
- 9. Análisis de diagrama de fases I Diagrama similar en todas las sustancias. Sólo varía la disposición. Línea de sublimación: desde el cero absoluto hasta el punto triple. Punto triple: Coexisten las tres fases: sólida, líquida y gaseosa.
- 10. Análisis de diagrama de fases II Línea de vaporización: desde el punto triple al crítico. Punto crítico: confusión de las fases líquida y gaseosa. La presión en cada punto de las líneas de sublimación y vaporización es la presión de vapor del sólido y del líquido a esa temperatura.
- 11. Análisis de diagrama de fases III El punto crítico delimita la zona de gas de la zona de vapor. Vapor: licúa al enfriarlo. Gas: no licúa al enfriarlo. Línea de fusión: desde el punto triple sin límite superior conocido.
- 12. Diagrama presión-volumen I En este diagrama se ve la influencia del cambio de fase en el volumen. Las isotermas se hacen horizontales durante el cambio de fase. El inverso de la pendiente de las isotermas es proporcional al coeficiente de compresibilidad de la fase.
- 13. Diagrama presión-volumen II La curva binodal uno los puntos de líquido saturado, como a, el punto crítico y los puntos de vapor seco, como b. Si y a e y b son las fracciones molares del líquido y del vapor:
- 14. Ecuación de Clapeyron En el equilibrio de las fases 1 y 2 de un cuerpo puro se cumple y a lo largo de su línea de coexistencia: . Sustituyendo los potenciales químicos: donde y
- 15. Aproximación de Clausius Aplicable sólo cuando una fase es vapor. El volumen específico de la fase condensada se desprecia frente al del vapor. La fase vapor se considera un gas ideal: Es la ecuación de Clausius-Clapeyron.
- 16. La presión de vapor Al aplicarse, deben cuidarse las dimensiones del segundo miembro. Para pequeños intervalos de temperatura, se puede considerar que el calor latente es constante. Integrando la ecuación anterior: Se tabulan las constantes a y b para cada sustancia.
- 17. El punto triple Coexiste en equilibrio las tres fases. Si existen fases alotrópicas, pueden ser dos sólidas y una líquida o vapor. Según la regla de las fases, es un punto fijo. En un ciclo, lo suficientemente cerrado a su alrededor, se cumple:
- 18. El punto crítico I Es la cúspide de la curva de vaporización. Sus fluctuaciones producen la difusión de la luz que le ilumina y la opalescencia crítica. Según la regla de las fases, es un punto fijo. En el diagrama p-V, la isoterma crítica tiene un punto de inflexión, por lo que:
- 19. El punto crítico II Es muy importante en la descripción de los fluidos. Muchos comportamientos son similares. Para ello, se usan las variables reducidas:
- 20. LECCIÓN 16 FIN