Tema 2. Sistemas de un componente PDF

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Apuntes redactados muy completos. Prof. Germán López...

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Tema 2: Transiciones de Fase en Sistemas de un Componente  Conceptos Previos I. II. III. IV. V. VI.

Termodinámica: principios fundamentales y conceptos básicos. Fase: porción homogénea de un sistema con iguales propiedades en todos los puntos del sistema. Sistemas homogéneos y heterogéneos: formados por una o varias fases. Variación de la Entropía: ΔS = ΔH / T (P = cte). Energía Libre de Gibbs: ΔG = ΔH - TΔS (P y T = cte). Criterios de Espontaneidad y Equilibrio: a) Entropía: ΔSTot = ΔSist + ΔSAlred > 0 b) Energía Libre de Gibbs: ΔG = ΔH - TΔS < 0 (P y T = cte) c) Energía Libre de Gibbs (Equilibrio): ΔG = 0

 Termodinámica de las transiciones de fases Una Fase es una parte de un sistema que posee un estado físico y una composición química homogénea que se encuentra separada de otra(s) fase(s) por una frontera física definida. Una sustancia tiene una tendencia espontánea a cambiar de fase con la Menor Energía Molar de Gibbs (μ) a temperatura y presión constante.

 Criterio de Equilibrio Material

El potencial químico Al pasar de una fase 1 a una fase 2 es necesario encontrar el criterio que nos permita establecer la condición de equilibrio para una sustancia en ambas fases.

 Criterio de Equilibrio

El potencial Químico

 Diagramas de Fases Regla de las fases: relación entre el número de grados de libertad, el número de componentes y el número de fases de un sistema en equilibrio. Grados de libertad: ofrece el menor número de variables intensivas (Presión, Temperatura y Composición) que pueden cambiar de manera independiente (sin reacción química) y que representan el estado del sistema en equilibrio.

F=c–p+2 C = número de componentes; P = número de fases del sistema Punto Triple: coexisten las fases Solido, Liquido y Vapor en equilibrio. Punto Crítico: marca la temperatura más alta a la cual el líquido puede existir  (liq) =  (gas).

 Cambios Energéticos en una Transición de Fases

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Regla de Trouton: La mayor parte de líquidos y gases tienen estructuras similares por lo tanto se genera una cantidad comparable de desorden (entropía). No se cumple para sustancias que presentan enlaces por puentes de hidrogeno. Igualdad potencial químico:

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Ecuación de Clapeyron:

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Presión de vapor: la presión de su gas en equilibrio con su fase condensada.

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 Fluidos Supercríticos: características y aplicaciones Tiene diversas ventajas como son: -

Elevada densidad Extracción selectiva en función de T y P Mantienen las propiedades organolépticas de los alimentos

 Diagrama de fases: Agua

 Ideas Fundamentales 1. La Energía Molar de Gibbs de un líquido o sólido es “casi” independiente de la Presión. Para un gas ideal depende logarítmicamente de la Presión 2. La Energía Molar de Gibbs (Potencial Químico) de una sustancia disminuye con la Temperatura 3. Un Diagrama de Fases de una sustancia muestra las condiciones de P y T a las cuales sus fases son estables 4. La Temperatura de Vaporización es aquella a la cual la presión de vapor es igual a la presión externa. Si P= 1 atm, entonces se denomina Punto Normal de Ebullición 5. La Temperatura Crítica es aquella por encima de la cual una sustancia no forma una fase líquida 6. Las condiciones de P y T a las cuales las tres fases de una sustancia se encuentran en equilibrio se denomina Punto Triple

 Ecuaciones Fundamentales...