Sustancia Pura

Realizado por: Br. Yohander AguileraC.I: 23.613.173

Guarenas, 01/06/2015

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA

“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE “AMPLIACIÓN GUARENAS

ESCUELA MECÁNICA

¿Qué entendemos por Sustancia Pura?

Una sustancia pura es aquella que tiene unas propiedades específicas

que la caracterizan y que sirven para diferenciarla de

otras sustancias. Las sustancias puras pueden

ser:

Elementos químicosSon sustancias puras que

no pueden descomponerse en otras más simples.

Por ejemplo el agua es un compuesto químico que se puede descomponer en dos

gases (hidrógeno y oxígeno) al pasar por ella una corriente eléctrica.

Compuestos químicos

Son sustancias puras que se pueden descomponer en

otras más simples por métodos químicos.

Por ejemplo, el oxígeno y el hidrógeno obtenidos al

descomponer el agua no se pueden descomponer en

ninguna otra sustancia, son elementos químicos.

Fases de una

sustancia pura

Sólida

GaseosaLíquida

Fase Sólida. Las moléculas están separadas pequeñas distancias, existen grandes fuerzas de atracción, las moléculas mantienen posiciones fijas unas con respecto a las otras pero oscilan esta oscilación depende de la temperatura. Cuando la velocidad de oscilación aumenta lo suficiente estas moléculas se separan y empieza el proceso de fusión.

Fase Líquida. El espaciamiento molecular es parecido al de la fase sólida, excepto que las moléculas ya no mantienen posiciones fijas entre si. Las moléculas flotan en grupos.

Fase Gaseosa. Las moléculas están bastante apartadas unas de otras y no existe un orden molecular, estas se mueven de forma desordenada en continuo choque entre ellas y con el recipiente que las contiene

Propiedades independientes

Una razón importante para introducir el concepto de una sustancia pura es que el estado de una sustancia pura, comprensible, simple (es decir una sustancia pura en ausencia de movimiento, gravedad y efectos de superficie, magnéticos o eléctricos) se define por dos propiedades independientes. Por ejemplo, si se especifican la temperatura y el volumen especifico del vapor sobrecalentado, se determina el estado del vapor.

Para comprender la importancia del término propiedad independiente, considérese los estados de líquido saturado y vapor saturado de una sustancia pura. Estos dos estados tienen la misma presión y la misma temperatura, pero definitivamente no son el mismo estado. Por lo tanto, en un estado de saturación, la presión y la temperatura no son propiedades independientes. Para especificar el estado de saturación de una sustancia pura se requieren dos propiedades independientes como la presión y el volumen específico, o la presión y la calidad.

Ecuaciones de estado para la fase de vapor de una sustancia pura

Una ecuación de estado es una relación matemática entre diferentes

propiedades termodinámicas de una sustancia.

Para la fase de vapor de una sustancia pura, existen una gran cantidad

de ecuaciones de estado entre las que se pueden considerar las

siguientes:

Ecuación general de los gases ideales

Partiendo de la ecuación de estado:

Tenemos que:

Donde R es la constante universal de los gases ideales, luego para dos estados del mismo gas, 1 y 2:

Para una misma masa gaseosa (por tanto, el número de moles «n» es constante), podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a la presión y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura.

Si bien hay muchos modelos matemáticos distintos, todos se pueden generalizar mediante la siguiente expresión:

z es lo que se denomina factor de compresibilidad, que representa cuán alejado estamos del modelo ideal de los gases. Si z vale 1, entonces el modelo ideal es aplicable. Dependiendo de la presión los valores de z pueden ser menores o mayores a 1. Si la presión es baja dominan las fuerzas intermoleculares atractivas, las cuales reducen el volumen respecto al del gas ideal y z será menor que 1. A presiones altas dominan las fuerzas repulsivas, las cuales expandirán el gas respecto al gas ideal y z será mayor que 1. La desviación z se puede calcular con cualquiera de los modelos matemáticos. De la ecuación anterior sale que

El factor de compresibilidad z

Ecuación de Van der Waals

Una forma de esta ecuación es:

donde:

p es la presón del fluido, medido en atmósferas,

v es el volumen en el que se encuentran las partículas dividido por el número de partículas (en litros),

k es la constante de Boltzmann,

T es la temperatura, en kelvin,

a' es un término que tiene que ver con la atracción entre partículas,

b' es el volumen medio excluido de v por cada partícula.

Si se introducen el número de Avogadro, NA, el número de moles n y, consecuentemente, el

número total de partículas n•NA, la ecuación queda en la forma siguiente:

donde:

p es la presión del fluido,

V es el volumen total del recipiente en que se encuentra el fluido,

a mide la atracción entre las partículas  ,

b es el volumen disponible de un mol de partículas  ,

n es el número de moles,

R es la constante universal de los gases ideales,

T es la temperatura, en kelvin.

Tablas de propiedades de Sustancias Puras

Las relaciones termodinámicas de los vapores puros se representan en

tablas de vapor saturado [Sistema en región de líquido saturado,

mezcla vapor-líquido o vapor saturado] y tablas de vapor

sobrecalentado [Sistema en región de sobrecalentamiento].

Líquido saturado y

vapor saturado

Representan estados de equilibrio como líquido y como vapor seco. El

subíndice f se utiliza para líquido saturado y el subíndice g para vapor saturado. En el caso de una mezcla líquido vapor, la entalpía, volumen

específico o entropía resultante [o sea el valor total del sistema en un estado específico entre el líquido saturado y vapor saturado], se designará por el estado correspondiente al sistema

vgr: entalpía en estado 2 = h2, volumen específico en estado 1 = v1, etc. En estos puntos [Mezcla vapor-

líquido en equilibrio], la diferencia se designa por el subíndice fg, vgr: la diferencia en el volumen específico se designa como vfg, la diferencia

entre los valores entálpicos se designa por hfg. La entalpía de evaporación se

designa como hfg.

Mezcla saturada líquido-vapor

Durante el proceso de

evaporación, la sustancia existe

como líquido y como vapor en

equilibrio, dependiendo de la

cantidad de líquido y de vapor,

así será la calidad del vapor, la

cual se define como las

libras [Kilogramos] de vapor

por libras [Kilogramos] totales

y puede expresarse en

porcentaje o unitario.

Líquido comprimido

Se considera al lìquido comprimido

como un lìquido saturado a la

temperatura dada.

Un lìquido comprimido puede ser caracterizado

por:

Presiones superiores  (P > Psaturaciòn a

T dada)

Temperaturas menores (T <  Tsaturaciòn a P dada)

Volumenes especìficos menores (v  <  vf a P o T

dada)

Energìas internas menores (u < uf a P o T dada)

Entalpìas menores (h  <  hf a P o T dada) 

GRACIAS