SUSTANCIA PURA

        Es toda sustancia que tiene su composición química homogénea e invarianteEjemplo: el agua, el nitrógeno, el oxígeno, el amoníaco y muchos mas.La sustancia pura puede presentarse en distintas fases: sólido, líquido y gaseosa. Dependiendo de los valores de presión y temperatura una sustancia puede estar como sólido, líquido o vapor o presentarse en dos o tres fases a la vez.

CAMBIOS DE FASE

        Existen en la naturaleza muchas situaciones en que dos fases de una sustancia pura coexisten en equilibrio. El agua existe como líquido y vapor dentro de una olla de presión. El agua sólida o hielo a la temperatura y presión normales del ambiente comienza su proceso de condensación. A pesar de que todas las fases de las sustancias son importantes, solo se estudiarán las fases líquido y vapor y su mezcla.En el estudio de la sustancia pura se toma como ejemplo el agua por ser una sustancia muy familiar.

TEMPERATURA DE SATURACIÓN Y PRESIÓN DE SATURACIÓN

        La temperatura y presión de saturación son aquellas en donde ocurre la ebullición de una sustancia pura. Para una presión de saturación existe un único valor de temperatura de saturación y viceversa. Para el agua, a una presión de 101.35 kPa la temperatura de saturación es 100ºC. En sentido inverso, a una temperatura de 100ºC la presión de saturación es 101.35 kPa. La gráfica de Psat contra Tsat da una curva característica para cada sustancia pura y se conoce como curva de saturación de líquido-vapor. Figura 1.27.

Fig. 1.27 Curva de saturación líquido-vapor de una sustancia pura (los valores numéricos corresponden al

agua).

En la Figura 1.27 se puede observar que la temperatura de saturación aumenta con un incremento de la presión. Cuando se cocina, las temperaturas de ebullición más altas implican tiempos de cocción más cortos y ahorros de energía. Por ejemplo, cuando se cocina en una olla de presión la temperatura de ebullición es superior a los 100ºC ya que la presión que se consigue en una olla de presión es superior a los 101.35 kPa. En aquellos sitios que se encuentran por encima del nivel del mar, la presión atmosférica disminuye en la medida que se asciende así como la temperatura de saturación  por lo que el tiempo de cocción en estos sitios es mayor.

Diagrama P- v- T (Superficie termodinámico)

Es un Diagrama tridimensional donde aparecen la presión, el volumen especifico y la temperatura trazadas con coordenadas perpendiculares dos a dos. Y en donde cada estado de equilibrio posible es representado por un punto, en su superficie.

Diagrama Presión – Temperatura:

Los puntos que representan la coexistencia de dos fases son los que forman las curvas que vemos en el diagrama siguiente. La curva de fusión contiene los puntos de coexistencia de las fases sólido y líquido. La curva de vaporización contiene los puntos en los que coexisten las fases líquido y vapor. La curva de sublimación directa contiene los puntos en los que coexisten las fases sólido y vapor. El punto triple representa el único punto en el que coexisten las tres fases.

Como se puede observar, en este caso la pendiente de la curva de fusión es positiva, lo que permite deducir que el sólido se contrae al solidificarse.

En la curva de fusión, en cambio, la evidencia experimental disponible no parece indicar que exista un máximo, por lo que se piensa que esa curva se extiende en forma indefinida. Algo similar puede decirse de la posible existencia de un mínimo en la curva de sublimación.

Se pueden destacar los procesos en donde La curva de fusión se convierte en una línea de solidificación y contiene los puntos de coexistencia de las fases líquido a sólido. La curva de vaporización puede convertirse en una línea de Condensación que contiene los puntos de las fases de vapor a líquido. La curva de sublimación directa se convierte en una línea de sublimación inversa si el estado va de vapor a sólido.

Diagrama presión – volumen:

Este diagrama se caracteriza fundamentalmente, por la curva de cambio de fase tiene forma de campana y se le denomina Domo de

saturación. Dentro de campana que es la zona donde se produce el cambio de fase. A la izquierda está la zona de líquido saturado y a la derecha la zona de vapor sobrecalentado. En este diagrama generalmente se dibujan unas líneas complementaria o isotermas. Las líneas que aparecen son isotermas. De ellas destaca la isoterma crítica. Cuando la sustancia está sobre esa temperatura, por mucho que se comprima el vapor, este no condensa. Esto define la zona de Gas.

Diagrama temperatura – volumen

Este diagrama se caracteriza fundamentalmente, por la curva de cambio de fase tiene forma de campana y se le denomina Domo de saturación. Dentro de campana que es la zona donde se produce el cambio de fase. A la izquierda está la zona de líquido saturado y a la derecha la zona de vapor sobrecalentado. En este diagrama generalmente se dibujan unas líneas complementaria o isotermas. Las líneas que aparecen son isotermas. De ellas destaca la isoterma crítica. Cuando la sustancia está sobre esa temperatura, por mucho que se comprima el vapor, este no condensa. Esto define la zona de Gas.