Los mas comunes : Gases , Liquidos y Solidos

1. La materiapuedeestar en distintosestados Estados de la materia, figura de John A. Schreifels, Chemistry 211 Los mas comunes: Gases, Liquidos y Solidos • Gasesson compresibles • Liquidos son relativamenteincompresibles • Solidos son rigidos Unamismasustanciapuedeestar en distintosestadosdependiendo de la presion y la temperatura.

2. En equilibrio, dados P y T, cadatipo de sustancia se presenta en un dado estado. Los cambios de estado se llamantransiciones de fase. Hay ciertosvalores de P y T (y porende, de V) para los quecoexisten mas de unafase en el equilibrio. La ecuacion de estado + la fase se representan en los asillamadosdiagramas de fase. Las curvasqueseparanlasdistintasfases se llamancurvas de coexistencia. A lo largo de ellas los sistemas son macroscopicamenteinhomogeneos. Las curvas de coexistencia se puedencruzar en el punto triple.

3. Los diagramas de fase se puedenproyectarsobredistintosplanos p = presionVm = volumenmolar T = temperatura Water, water, everywhere: Phase diagrams of ordinary water substance. L. Glasser (2004) J. Chem. Educ.81: 414-418 & Interactive 3D phase diagrams using Jmol. A. Herráez, R.M. Hanson and L. Glasser (2009) J. Chem. Educ.86: 566 , http://biomodel.uah.es/Jmol/plots/phase-diagrams/

4. Diagramaproyectado. • Punto triple. Coexisten 3 fases • Temperaturacritica- La sustanciaessiempregaseosaindpendientemente de la presion (es la curvaborde). • Presioncritica-presion de vapor a la temperaturacritica • Puntocritico, quecorresponde a la P y T criticas

6. Agua en equilibrio Diagrama de fases (proyecciones) Gas Pressure Liquid Tc Pressure (e) T4 Water & Vapor Vapor T3 T2 T2 T1 T1 Volume Volume (V) (courtesy F. Remer)

7. Agua en equilibrio • B: agua y vapor en equilibrio • Cambio en el volumen produce condensacion Liquid Vapor Pressure (e) Liquid & Vapor T2 B T1 Volume (V) (courtesy F. Remer)

8. Agua en equilibrio • De B a C, coexisteliquido y vapor • condensacion • Decrece el volumen • Presionconstante • Temperaturaconstante Liquid Vapor Pressure (e) Liquid & Vapor T2 C B T1 Volume (V) Condensation (courtesy F. Remer)

9. Presion de vapor • En un contenedorsellado, parte del liquido se evapora. • Presion de vapor: presionparcial del vapor sobre el liquido en equilibrio a una dada temperatura. Figura de John A. Schreifels, Chemistry 211

10. Presion de vapor La ecuacion de Clausius-Clapeyronda la relacion entre P yT. Si el calorlatente no varia mucho con T y aproximamos v2-v1≅RT/PM , con M el peso molecular del vapor, resulta:

11. Asicomo hay intercambio de calorparapasar de liquido a gaseosotambiensucede con la transicionsolido-liquido • Calor de vaporizacion: calornecesarioparaevaporar un liquido H2O(l) H2O(g) DH = 40.7 kJ • Calor de fusion: calornecesarioparafundir un solido. H2O(s) H2O(l) DH = 6.01 kJ • La temperatura no cambia al pasar de unafase a otra (el calor se usaparaproducir el cambio de fase).

12. Las curvas de coexistencia Cualquiersistema en contacto con un bañotermicoestagobernadopor el principio del minimo de la energialibre. La forma de lascurvas de coexistenciaestadeterminadapor la condicion: -Donde G1 y G2 son lasenergiaslibres de Gibbs especificas de cadafase. - Si no, el sistemapodriadisminuirsuenergialibre de Gibbs transformandounafase en otra. Tambien G es continua al cruzar la transicion, pero H no,

13. Ejemplodondeestudiartransiciones.Gas de Van der Waals Dados PyT, Ves la solucion de unaecuacioncubicaquepuedeteneruna o 3 raicesreales. El conjunto de parametros, Pc, Vc, Tcpara los que el numero de solucionespasa de 1 a 3 es el asillamadopuntocritico. La ecuacion de van der Waals tiene un punto de inflexion en Tc.

14. Isotermas, van der Waals • V grande: gas ideal. • Una sola fasepara T>Tc • Region inestable: coexistencia de gas y liquido

15. Critical Point of van der Waals Equation Las dos se satisfacen en el puntocritico, por lo tanto: