Punto triple del agua

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diagrama P- T del agua el punto triple

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Punto triple del agua

  1. 1. PUNTO TRIPLE DEL AGUADos fases que están en equilibrio son algo muy familiar, pero en algunas condiciones lastres fases de una sustancia pura también coexisten en equilibrio. En los diagramas P-v o T-v, estos estados de tres fases forman una línea llamada línea triple. Los estados que sehallan sobre la línea triple de una sustancia tienen la misma presión y temperatura, perodiferentes volúmenes específicos. Dicha línea aparece como un punto sobre los diagramasP-T; por lo tanto, se denomina punto triple. Para el agua, la temperatura y presión del puntotriple son o.01°C y 0.6117 kPa, respectivamente.Es decir, las tres fases del agua existirán en equilibrio sólo si la temperatura y la presióntienen precisamente estos valores. Ninguna sustancia puede existir en la fase líquida enequilibrio estable a presiones menores que la del punto triple. Lo mismo sucede con latemperatura de sustancias que se contraen al congelarse. Sin embargo, las sustancias que sehallan a altas presiones existen en la fase líquida a temperaturas menores que la del puntotriple; como el agua, que no puede existir en forma líquida en equilibrio a presiónatmosférica y a temperaturas inferiores a 0°C, pero existe como líquido a -20°C y 200 MPade presión. Además, el hielo existe en siete diferentes fases sólidas a presiones superiores a100 MPa.Hay dos maneras que una sustancia puede pasar de la fase sólida a la de vapor, ya sea quese funda primero en un líquido y después se evapore, o que se evapore directamente sinhaberse fundido previamente. El último caso ocurre a presiones inferiores al valor del puntotriple, ya que una sustancia pura no puede existir en la fase líquida a estas presiones. Elpaso directo de la fase sólida a la de vapor se denomina sublimación. Para sustancias quetienen una presión de punto triple superior a la presión atmosférica, como el CO2 sólido(hielo seco), la sublimación es la única manera de cambiar de la fase sólida a la de vapor encondiciones atmosféricas.
  2. 2. DIAGRAMA P-TA continuación se ilustra el diagrama P-T de una sustancia pura, el cual se conoce comodiagrama de fases porque las tres fases están separadas entre sí por tres líneas: la desublimación que separa las regiones sólida y de vapor, la de evaporación divide las regioneslíquida y de vapor, y la de fusión separa las regiones sólida y líquida. Estas tres líneasconvergen en el punto triple, donde las tres fases coexisten en equilibrio. La línea deevaporación finaliza en el punto crítico porque arriba de éste no es posible distinguir lasfases líquida y de vapor. Las sustancias que se expanden y contraen al congelarse difierensólo en la línea de fusión en el diagrama P-T.Diagrama P-T para sustancias puras. CENGEL
  3. 3. TEMPERATURA DE SATURACIÓN Y PRESIÓN DE SATURACIÓNDurante un proceso de cambio de fase, resulta obvio que la presión y la temperatura sonpropiedades dependientes y que hay una relación definida entre ellas, es decir Tsat=f(Psat).Una gráfica de Tsat en función de Psat, como se muestra a continuación para el agua se llamacurva de saturación de líquido-vapor. Una curva de esta clase es característica de todas lassustancias puras.Tras observar la gráfica también resulta claro que Tsat se incrementa con Psat y que, enconsecuencia, una sustancia a mayores presiones hervirá a temperaturas más altas. En lacocina, a temperaturas de ebullición más altas significan tiempos de cocción más cortos yahorros de energía. Por ejemplo, el cocimiento de un estofado de res puede requerir una ados horas en una cacerola normal que funciona a una presión de 1 atm, pero sólo 20minutos en una olla de presión que funciona a una presión absoluta de 3 atm (temperaturade ebullición correspondiente: 134 °C).Curva de saturación líquido – vapor de una sustancia pura (los valores numéricos son parael agua.Como se puede observar de la gráfica anterior al área sobre la curva se encuentra el agua enestado líquido comprimido o subenfriado y el área bajo la curva el agua se encuentra envapor sobrecalentado, es así que para tener agua en estado líquido saturado a 150°C
  4. 4. deberemos mantenerla a una presión de 476.2 kPa, de donde que para obtener un datopedido por el profesor de agua en estado líquido comprimido o subenfriado a 140°Cdeberemos interpolar de la tabla siguiente para T y P de saturación para obtener el dato depresión de saturación la cual después de realizar el cálculo necesario nos da como resultadode Psata T(140°C) de 401.24kPa, entonces decimos que el agua en estado líquido a estatemperatura la podremos tener únicamente a presiones mayores que la de saturación.Tanto la presión atmosférica como la temperatura de ebullición del agua disminuyen con laaltura; por lo tanto, la cocción toma más tiempo a mayores alturas que al nivel del mar (amenos que se use una olla de presión). Por ejemplo, la presión atmosférica estándar a unaaltura de 2000 m es de 79.5 kPa, correspondiente a una temperatura de ebullición de93.3°C, a diferencia de los 100°C al nivel del mar (altura cero). La variación de latemperatura de ebullición del agua debida a la altura, en condiciones atmosféricas estándar,se presenta en la tabla adjunta. Por cada 1000m de aumento, la temperatura de ebullicióndesciende poco más de 3°C. Observe que la presión atmosférica en un lugar, al igual que latemperatura de ebullición, cambia ligeramente con las condiciones climáticas, pero estecambio no es mayor a 1°C para la temperatura de ebullición.
  5. 5. Tabla de variación de P y T con la altura. CENGELREFERENCIA:YUNUS A. CENGEL TERMODINÁMICA, Sexta Edición. Editorial Mc Graw Hill

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