El documento trata sobre las sustancias puras y sus diferentes estados físicos (sólido, líquido y gaseoso), así como conceptos como evaporación, sublimación, puntos de fusión y ebullición, calor latente y ecuaciones de estado. Explica que una sustancia pura tiene una composición química homogénea e invariante y puede presentarse en distintas fases dependiendo de la presión y temperatura.

1. Ministerio del Poder Popular para la Educación
Instituto Universitario de Tecnología
Antonio José de Sucre
Escuela: Seguridad Industrial
Semestre 3
Alumno: Juan José Cabrera
Profesora: Ing. Ranielina Rondón
Sustancia Pura

2. Sustancia Pura
Es toda sustancia que tiene su composición
química homogénea e invariante en cualquiera
de las fases que pueda presentar
Ejemplo: el agua, el nitrógeno, el oxígeno, el
amoníaco y muchos mas.
La sustancia pura puede presentarse en
distintas fases: sólido, líquido y gaseosa.
Dependiendo de los valores de presión y
temperatura una sustancia puede estar como
sólido, líquido o vapor o presentarse en dos o
tres fases a la vez.

3. La materia existe en tres estados físicos:
sólido, líquido y gaseoso. La mayoría, aunque
no todas las sustancias pueden existir en los
tres estados. Casi todos los sólidos cambian a
líquidos y casi todos los líquidos cambian a
gases al ser sometidos a calentamiento. Los
líquidos y los gases reciben el nombre de
fluidos porque pueden fluir con libertad. Los
sólidos y líquidos se conocen como estados
condensados porque tienen densidades más
altas que los gases.
Equilibrio de Fases

4. Conceptos Básicos
Fase
Se define como aquella parte de un sistema
que es en su conjunto química y físicamente
uniforme.
Especie química
Entidad químicamente definida, como H2O,
Cl2, etc.

5. Número de componentes de un
sistema
Se define como el menor número de
especies químicamente
independientes necesario para
describir la composición de cada una
de las diferentes fases del sistema.

6. Evaporación
Es el proceso del cambio de estado, de líquido
a gaseoso, de una sustancia que se encuentra
a una temperatura por debajo de su punto de
ebullición. Es decir, este proceso se da sin que
haya ebullición.
Sublimación
Es el proceso del cambio de estado de una
sustancia sólida a gaseosa, sin pasar por el
estado líquido.

7. Calor de vaporización
Cantidad de calor que se requiere para
evaporar un líquido en su punto de ebullición
sin que ocurra cambio de temperatura; se
expresa en unidades de energía por un gramo
o por un mol de sustancia.
Es así como el calor molar de vaporización es
la cantidad de calor que se requiere para
evaporar un mol de líquido en su punto de
ebullición sin que haya cambio de temperatura

8. Calor de fusión
Cantidad de calor que se requiere para fundir
un sólido en su punto de fusión sin que haya
cambio de temperatura; se expresa en
unidades de energía por un gramo o por un
mol de sustancia.
El calor molar de fusión es la cantidad de calor
que se requiere para fundir un mol de sólido
en su punto de fusión sin que haya cambio de
temperatura

9. Calor de Solidificación o Congelación
Cantidad de calor que debe eliminarse de un
líquido en su punto de congelamiento para
congelarlo sin que haya cambio de
temperatura.

10. Calor de Condensación
Cantidad de calor que debe eliminarse de un
vapor, en su punto de condensación, para
condensarlo sin que haya cambio de
temperatura.
Punto de ebullición
Temperatura a la cual la presión de vapor del
líquido es igual a la presión aplicada; también
corresponde al punto de condensación.
El punto de ebullición normal es la
temperatura a la cual la presión de vapor de
un líquido es igual a una atmósfera.

11. Punto de fusión
Temperatura de una sustancia a la cual su
fase líquida y sólida coexiste en equilibrio;
también se llama punto de congelamiento.
El punto de fusión normal es la temperatura de
fusión o congelamiento a la presión de una
atmósfera.

12. Propiedades Independientes de una
Sustancia Pura
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.

13. 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. Para una masa de control difásica, la
calidad varía desde 0, cuando la masa de
control está compuesta únicamente de líquido
saturado, hasta 1, cuando está constituida
únicamente por vapor saturado.

14. Con frecuencia, la calidad también se expresa
como un porcentaje. Obsérvese que la calidad
sólo está definida para la mezcla difásica
constituida por líquido y vapor. El volumen del
sistema a lo largo de la línea difásica es: V=
Vliq+ Vvap Si consideramos una masa m que
tiene una calidad x. La expresión anterior
definirá el volumen o sea la suma del volumen
del líquido y el volumen del vapor.

15. En términos de la masa, la ecuación anterior
se puede escribir en la forma mv = m liq v liq
+ m vap v vap Ya se había definido v f, para
referirnos al volumen especifico del liquido
saturado y v g , para el volumen especifico
del vapor saturado, la diferencia entre estos
dos v g - v f , representa el incremento en
volumen especifico cuando el estado cambia
de liquido saturado a vapor saturado y de
identifica como v fg.

16. Ecuaciones de Estado para la Fase
Vapor
A partir de observaciones experimentales se ha
establecido que el comportamiento, según las
propiedades P, v y T, de gases a baja densidad, esta
representado muy aproximadamente por la siguiente
ecuación de estado. P
v = RgT
En donde, Rg= Ru/M.
En que Rg del gas, M el peso molecular y Ru es la
constante universal de los gases. El valor de Ru
depende de las unidades elegidas para P, v y T.

17. Superficies Termodinámicas
las superficies termodinámicas están formadas por
presión (p), volumen (v) y temperatura (T), que sería
en resumen P-v-T. Estas superficies son las que
ayudan y permiten identificar los diferentes tipos de
estados y como estos pasan de un estado a otro,
mas que todo, los resultados se pueden representar
en coordenadas rectangulares y es a esto lo que se
llama superficie P-v-T.

18. Estas superficies, presión (p), volumen (v) y
temperatura (T) sirven para calcular los valores que
pertenecen a una sustancia de trabajo cuando se
encuentra en cualquier estado de la superficie.
Si una superficie tiene mayor temperatura que la
temperatura crítica, no será capaz de condensar a la
fase líquida, independientemente de cuan alta sea la
presión que se ejerce sobre ella. Cuando la presión
es mayor que la presión crítica, el estado se conoce
como estado supercrítico.

19. Se dice que es mejor trabajar con diagramas
bidimensionales, ya que estos diagramas pueden
verse como proyecciones de una superficie
tridimensional. La gráfica se puede observar en tres
dimensiones, en donde se muestran como
propiedades la presión (p), volumen (v) y
temperatura (T), mostrándose así los estados de una
sustancia simple.

20. En esta gráfica se puede considerar T y v como
variables independientes, lo que sería la base y P la
variable dependiente, lo que sería la altura. Todos los
puntos que se encuentren dentro de la superficie
representan estados de equilibrio. Donde existe solo
una fase se muestran como superficies curvas sobre
la superficie P-v-T y las de dos fases se muestran
como perpendiculares al plano P-T.