Termodinamica

LIQUIDO COMPRIMIDO

Sustancia pura: es aquella que no se puede descomponer en otras mediante procedimientos físicos (como calentamiento o un campo magnético).

Sustancia simple: es aquella sustancia pura que está formada por uno o más átomos del mismo elemento químico en sus posibles estados alotrópicos. Por ejemplo, el oxígeno (O2) y el ozono (O3) son sustancias simples, ya que sus moléculas están formadas sólo por átomos de oxígeno

Sustancia compresible:

Cambios de fase: Se denomina cambios de fase a variaciones bruscas en alguna propiedad de un material que ocurran a una temperatura bien definida.

Temperatura de saturación: es la temperatura de un líquido, vapor, o un sólido, donde si se agrega o se quita donde si cualquier calor, es añadido o removido, se produce un cambio del estado.

Presión de vapor o de saturación: presión a la que a cada temperatura las fases líquida y vapor se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas.

EJEMPLO DE AMBOS

Considere un dispositivo de cilindro embolo que contiene agua líquida a 20°C y 1 atm de presión. En estas condiciones el agua existe en fase liquida y se denomina liquido comprimido, lo cual significa que no está a punto de evaporarse. Se transfiere calor al agua hasta aumentar su temperatura a, por ejemplo 40°C. A medida que aumenta la temperatura, el agua líquida se expande un poco y por consiguiente aumentara su volumen especifico y debido a esta expansión el embolo sube ligeramente. La presión en el cilindro permanece constante en 1 atm durante este proceso porque depende de la presión barométrica externa y el peso del embolo que son constantes. El agua es un líquido comprado en este estado todavía puesto que no ha comenzado a evaporarse.

Conforme se transfiere más calor, la temperatura aumenta hasta alcanzar 100°C, punto en que el agua todavía permanece liquida pero cualquier adición de vapor hace que se vaporice algo de agua; es decir, está a punto de tener lugar un proceso de cambio de fase de liquido a vapor. Un líquido que está a punto de evaporarse se llama líquido saturado; así el estado 2 corresponde al de un líquido saturado.

LIQUIDO SATURADO

se dice que el líquido está saturado si al agregar energía (calor), una fracción de él pasa a la fase vapor.

Liquido subenfriado: Es el estado termodinámico en el cual sólo existe la fase líquida, la cantidad de calor por cada kilogramo de agua que se necesita para adicionar 1°C de temperatura corresponde a 4.2 (KJ / Kg.), y que corresponde al calor que agregamos al agua. Se manifiesta en un cambio en la entalpía, no así en sus otras características termodinámicas como son el volumen específico y su presión.

Liquido comprimido: Se denomina así a un líquido que está sometido a una presión mayor que a presión de equilibrio líquido – vapor correspondiente a la temperatura a que se encuentra.

Calidad:

Vapor saturado: Se denomina así a un vapor que se encuentra en condiciones de equilibrio con su líquido. En este estado tenemos la última gota de líquido que se transforma en vapor.

Liquido subenfriado

Es el estado termodinámico en el cual sólo existe la fase líquida, la cantidad de calor por cada kilogramo de agua que se necesita para adicionar 1°C de temperatura corresponde a 4.2 (KJ / Kg.), y que corresponde al calor que agregamos al agua. Se manifiesta en un cambio en la entalpía, no así en sus otras características termodinámicas como son el volumen específico y su presión.

Título o calidad de vapor (X) :

El titulo se puede definir como la masa de vapor presente en una mezcla total. Su de6terminacion puede ser realizada utilizando un calorímetro de mezcal, de Ellison o de expansión y un sobrecalentador.

X = masa vapor

masa total

Donde: masa total = masa liquido + masa vapor.

El valor del titulo va de 0 a 1: los estados de liquido saturado tienen x = 0 y los de vapor saturado corresponden a x = 1. Aunque se define como un cuociente, el titulo se da frecuentemente cono un porcentaje.

La temperatura de un líquido puede reducirse más allá del punto normal de congelación mientras este permanece sin congelarse o sin solidificarse y aún el estado líquido. Esto es subenfriamiento.

El fenómeno del subenfriamiento se presenta en substancias puras, sin perturbaciones que se enfrían lentamente. Mientras que las moléculas no se agrupen para formar un núcleo sólido (llamado"enucleación"). La muestra permanece en el estado líquido. Una vez que se forma un núcleo sólido, éste se extiende rápidamente por toda la muestra, y aquí, otra contradicción ocurre. La temperatura se eleva rápidamente mientras el calor latente de fusión es emitido en un fenómeno que se llama "recalescencia" y muchas veces se observa un destello de luz. La muestra entonces empieza a enfriarse mientras cambia del estado líquido al sólido.

El perfil de temperatura cuando una muestra es calentada y luego enfriada, y durante recalescencia, se muestra en la gráfica. Este perfil es importante para entender las propiedades físicas de diferentes aleaciones.

Lo que es aún más interesante es que cuando se permite a la muestra subenfriada que se congele o solidifique, ésta forma un material que es muy diferente al material que se obtiene cuando se congela de la manera "normal" este es el caso de nuevos materiales que se obtienen cuando una sustancia metálica subenfriada se congela o solidifica.

Casi todo el mundo ha visto muchas veces un líquido subenfriado y luego solidificado rápidamente - uno que se llama nieve Los copos de nieve se forman cuando agua subenfriada cae a través de la atmósfera, chocando eventualmente con otra gota de agua o con un grano de polvo en el aire, lo cual hace que ésta se solidifique rápidamente para formar una estructura cristalina en el copo de nieve. La estructura del copo de nieve es muy diferente a la del hielo común, aunque ambas son agua congelada.

Esto es porque el hielo se congela desde su estado normal líquido, mientras que los copos de nieve se solidifican desde su estado de subenfriamiento. Si los copos de nieve se mantienen sin perturbaciones, eventualmente se convierten en hielo común - porque el "estado de copo de nieve" es solo parcialmente estable, o meta estable.

Si un metal suspendido en un vacío, sin tocar un contenedor es calentado y luego enfriado, su temperatura puede bajar más allá del punto de congelación mientras permanece en el estado líquido. De esta manera es posible tener metales líquidos a una temperatura varios cientos de grados por debajo

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