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Punto critico y punto triple

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Punto critico y punto triple

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Descubre qué es un diagrama de fases y cómo se grafican los estados de la materia de una sustancia utilizando la temperatura y la presión. Aprende a definir y localizar las líneas de equilibrio de fase, los puntos triples, los puntos críticos y los fluidos supercríticos en los diagramas de fase.

Diagrama de fasesMira en la parte posterior de un paquete de mezcla para pasteles. ¿Ves dónde pone «direcciones de altura»? ¿Te has preguntado alguna vez por qué tiene esta sección? Es porque las cosas se cocinan de forma diferente a mayor altitud. La presión es menor cuanto más alto estás en la Tierra, por lo que las sustancias químicas, como el bicarbonato de sodio en el pastel, se comportan de manera diferente. Podemos predecir cómo se comportarán las sustancias a diferentes presiones y temperaturas con un diagrama de fases. Un diagrama de fases es un gráfico del estado físico de una sustancia (sólido, líquido o gas) y la temperatura y presión de la misma. Los diagramas de fase son únicos para cada sustancia. Empecemos por ver un diagrama de fases y explorar todo lo que hay en él. El eje x del gráfico muestra la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, la mayoría de las sustancias cambian de sólido a líquido y luego a gas. El eje Y muestra la presión.

Punto crítico (termodinámica)

En termodinámica, un punto crítico (o estado crítico) es el punto final de una curva de equilibrio de fases. El ejemplo más destacado es el punto crítico líquido-vapor, el punto final de la curva presión-temperatura que designa las condiciones en las que pueden coexistir un líquido y su vapor. A temperaturas más altas, el gas no puede ser licuado sólo por la presión. En el punto crítico, definido por una temperatura crítica Tc y una presión crítica pc, los límites de fase desaparecen. Otros ejemplos son los puntos críticos líquido-líquido en las mezclas.

El punto crítico líquido-vapor en un diagrama de fases presión-temperatura se encuentra en el extremo de alta temperatura del límite de fase líquido-gas. La línea verde punteada muestra el comportamiento anómalo del agua.

Para simplificar y aclarar, la noción genérica de punto crítico se introduce mejor discutiendo un ejemplo específico, el punto crítico vapor-líquido. Este fue el primer punto crítico que se descubrió, y sigue siendo el más conocido y estudiado.

Punto triple del agua

En termodinámica, un punto crítico (o estado crítico) es el punto final de una curva de equilibrio de fases. El ejemplo más destacado es el punto crítico líquido-vapor, el punto final de la curva presión-temperatura que designa las condiciones en las que pueden coexistir un líquido y su vapor. A temperaturas más altas, el gas no puede ser licuado sólo por la presión. En el punto crítico, definido por una temperatura crítica Tc y una presión crítica pc, los límites de fase desaparecen. Otros ejemplos son los puntos críticos líquido-líquido en las mezclas.

El punto crítico líquido-vapor en un diagrama de fases presión-temperatura se encuentra en el extremo de alta temperatura del límite de fase líquido-gas. La línea verde punteada muestra el comportamiento anómalo del agua.

Para simplificar y aclarar, la noción genérica de punto crítico se introduce mejor discutiendo un ejemplo específico, el punto crítico vapor-líquido. Este fue el primer punto crítico que se descubrió, y sigue siendo el más conocido y estudiado.

Punto triple

El diagrama de fases es una representación gráfica de los estados físicos de una sustancia en diferentes condiciones de temperatura y presión. Un diagrama de fases típico tiene la presión en el eje y y la temperatura en el eje x. Al cruzar las líneas o curvas del diagrama de fases, se produce un cambio de fase. Además, en las líneas o curvas coexisten dos estados de la sustancia en equilibrio.

Los diagramas de fase ilustran las variaciones entre los estados de la materia de los elementos o compuestos en función de la presión y las temperaturas. A continuación se presenta un ejemplo de diagrama de fase para un sistema genérico de un solo componente:

Los diagramas de fase representan la presión (normalmente en atmósferas) frente a la temperatura (normalmente en grados Celsius o Kelvin). Las etiquetas del gráfico representan los estados estables de un sistema en equilibrio. Las líneas representan las combinaciones de presiones y temperaturas a las que pueden existir dos fases en equilibrio. En otras palabras, estas líneas definen los puntos de cambio de fase. La línea roja divide las fases sólida y gaseosa, representa la sublimación (sólido a gas) y la deposición (gas a sólido). La línea verde divide las fases sólida y líquida y representa la fusión (del sólido al líquido) y la congelación (del líquido al sólido). La azul divide las fases líquida y gaseosa y representa la vaporización (de líquido a gas) y la condensación (de gas a líquido). También hay dos puntos importantes en el diagrama, el punto triple y el punto crítico. El punto triple representa la combinación de presión y temperatura que facilita todas las fases de la materia en equilibrio. El punto crítico termina la línea de fase líquido/gas y se relaciona con la presión crítica, la presión por encima de la cual se forma un fluido supercrítico.