slido lquido gas

SUBLIMACION

CONDENSACION

SUBLIMACION

SOLIDIFICACIN

FUSION VAPORIZACIN

Universidad Metropolitana de Ciencias de la Educacin Facultad de Ciencias Bsicas Departamento de Fsica Termodinmica

CAMBIO DE FASE

Cuando se proporciona energa calrica a un cuerpo, su temperatura se eleva debido al aumento de la agitacin de las molculas. Este incremento en el movimiento de las partculas produce una disminucin en la fuerza de cohesin que mantiene unidas las molculas de los distintos cuerpos. De esta manera si se entrega suficiente calor o por el contrario se elimina, se producir un cambio de fase o estado en el cuerpo.

Los cambios de fase que pueden ocurrir en una sustancia son los mostrados en el esquema. Fusin y Solidificacin La experiencia muestra que los distintos cuerpos al cambiar de un estado a otro, muestran comportamientos semejantes, pudindose as establecer normas generales que describen estos procesos. Fusin y solidificacin corresponden a procesos inversos que ocurren bajo condiciones iguales que son: 1. A una presin dada, la temperatura a la cual se produce la fusin (la misma de solidificacin)

tiene un valor determinado para cada sustancia y se denomina temperatura o punto de fusin o solidificacin.

2. Si un slido se encuentra a la temperatura de fusin es necesario absorba o ceda calor para que

se produzca su cambio de estado. La cantidad de calor que debe ministrrsele por unidad de masa, se denomina calor latente de fusin, el cual es caracterstico para cada sustancia.

3. Durare el cambio de fase ( fusin, solidificacin) la temperatura permanece constante) 4. Si la presin a la cual est sometida una sustancia aumenta ser necesaria una mayor

temperatura para que el proceso de fusin o solidificacin ocurra. As, si el hielo de las cumbres ms altas del planeta, donde la presin atmosfrica es menor, la temperatura en que se funde es menor por lo tanto a 0C se encontrar en esto lquido.

Vaporizacin El cambio de estado de lquido a gaseoso se puede producir de dos maneras por evaporacin y por ebullicin

- Evaporacin, cuando el cambio se realiza lentamente a cualquier temperatura. La ropa mojada, por ejemplo, se seca por evaporacin del agua en contacto con el aire.

Sabemos que las molculas de un lquido, a cualquier temperatura, se encuentran en constante agitacin,

movindose en todas direcciones con velocidades que varan desde cero hasta valores muy grandes. Algunas molculas

con velocidades suficientemente elevadas, al llegar a la superficie consiguen escapar del seno del lquido. Despus

de escapar, estas molculas pasan a una situacin en la cual se encuentran muy alejadas unas de otras, de modo

que la fuerza entre ellas es prcticamente nula; es decir, alcanzan el estado gaseoso. A medida que se produce la

evaporacin, las molculas de mayor velocidad se desprenden del lquido, por lo tanto, su temperatura tiende a

disminuir

La rapidez con la cual se evapora un lquido depende de varios factores:

1) Mientras ms alta sea la temperatura de un lquido mayor ser la rapidez con que se evapore. Esto se debe

a que cuando aumenta la temperatura de una masa lquida, la energa cintica media de sus molculas tambin

aumenta, y por lo tanto, habr un mayor nmero de molculas capaces de escapar a travs de la superficie

libre del lquido.

2) La rapidez de evaporacin aumenta cuando se ampla el rea de la superficie libre del lquido. Cuanto mayor

sea esta rea, tanto mayor ser el nmero de molculas que podrn llegar a la superficie y escapar. As, para

que una ropa mojada se seque ms rpidamente, debemos colocarla extendida para aumentar el rea de

evaporacin.

3) Cuando se produce este cambio de fase, algunas molculas del vapor, que quedan cerca de la superficie del

lquido en su constante movimiento, vuelven a incorporarse a la masa lquida. De esta manera, si el nmero de

molculas en estado de vapor y cercanas a la superficie, fuera muy grande, la rapidez de evaporacin sera

pequea, pues muchas molculas volveran a la fase lquida. Por este motivo, en un da hmedo (o sea, uno en

que hay gran cantidad de vapor de agua en la atmsfera) una ropa mojada tarda ms en secarse. Por otra parte,

si quitamos el vapor del lquido que se va formando cerca de la superficie aumenta la rapidez de evaporacin.

- Ebullicin, cuando la temperatura de un lquido alcanza un valor determinado, se observa una formacin rpida

y tumultuosa de vapores, es decir, el lquido entra en ebullicin. Experimentalmente podemos comprobar

que el proceso de la ebullicin obedece a leyes semejantes a las que estudiamos para la fusin, y que son las

siguientes:

1. A una presin dada, la temperatura a la cual se produce la ebullicin tiene un valor

determinado para cada sustancia y se denomina temperatura o punto de ebullicin. 2. Si un lquido se encuentra a la temperatura de ebullicin es necesario proporcionarle calor para

que se produzca su cambio de estado. La cantidad de calor que debe ministrrsele por unidad de masa, se denomina calor latente de vaporizacin, el cual es caracterstico para cada sustancia.

3. Durante la ebullicin la temperatura permanece constante. 4. Si la presin a la cual est sometida una sustancia aumenta ser necesaria una mayor

temperatura para que el proceso de ebullicin se realice, ya que una presin ms elevada dificulta la vaporizacin. Este hecho se emplea en las ollas de presin. En una olla abierta, como la presin es de 1 atm el agua entra en ebullicin a 100C, y su temperatura no sobrepasa este valor, en una olla de presin, los vapores formados que no pueden escapar, oprimen la superficie del agua, y la presin total puede llegar a casi 2 atm. Por ello el agua slo entrar en ebullicin alrededor de los 120C, haciendo que los alimentos se cuezan ms de prisa. Naturalmente, una disminucin en la presin produce un descenso en la temperatura de ebullicin.

La condensacin es el proceso inverso de la ebullicin, sucede al quitarle calor a los gases.

Sublimacin.

Si colocamos una bola de naftalina en el interior de un armario, observamos que pasa al estado de vapor sin

antes pasar por el de lquido, es decir, se produce la sublimacin de la naftalina. Este hecho tambin se produce

con el CO2 slido, y por ello se le denomina comnmente "hielo seco". Aunque sean pocas las sustancias que

se subliman en las condiciones ambientes este fenmeno puede producirse con cualquier sustancia, y ello

depende de la temperatura y de la presin a la que est sometida

Una sustancia dada se puede presentar en los estados slido, lquido o

gaseoso, dependiendo de su temperatura y de la presin que se ejerza

sobre ella. En un laboratorio se pueden determinar, para cada sustancia, los

valores de presin (p) y temperatura (T) correspondientes a cada uno de

esos estados. Con ellos se construye un grfico que se conoce como

diagrama de fases. Este diagrama est dividido en tres regiones, indicadas

por S, L y V. Si se proporcionan los valores de la presin y de la

temperatura a los que se halla una sustancia, su diagrama de fases

permite determinar si es slida, lquida o gaseosa. Para ello se localiza

en el diagrama el punto correspondiente al par de valores p y T que se

proporcionan. Si tal punto se localiza en la regin S, la sustancia se hallar

en la fase slida (por ejemplo, el punto A de la figura ); si se encuentra en la regin L, se hallar en fase lquida, y si

est en la regin V, en la fase gaseosa.

Las lneas que aparecen en el diagrama de fases y que lo dividen en las regiones S, L y V, corresponden a los valores

de p y T a los cuales podemos encontrar la sustancia simultneamente en dos estados. As, cualquier punto de la

lnea TM corresponde a un par de valores de p y t para el cual se presenta la sustancia, en forma simultnea, en los

estados slido y lquido. La lnea TN corresponde al equilibrio entre lquido y vapor, y la lnea OT, al equilibrio

entre slido y vapor. El punto de unin de esas tres lneas (punto T de la figura) corresponde a los valores de

presin y de temperatura a los cuales puede presentarse la sustancia, simultneamente, en los tres estados. Este

punto se denomina punto triple de la sustancia. El agua, por ejemplo, a una presin de 4.6 mm Hg y una tempera-

tura de 0.01C, se puede encontrar, al mismo tiempo, en los estados slido, lquido y gaseoso por lo tanto, estos

valores corresponden a su punto triple.