diagrama P- T del agua el punto triple

1. PUNTO TRIPLE DEL AGUA
Dos fases que están en equilibrio son algo muy familiar, pero en algunas condiciones las
tres fases de una sustancia pura también coexisten en equilibrio. En los diagramas P-v o T-
v, estos estados de tres fases forman una línea llamada línea triple. Los estados que se
hallan sobre la línea triple de una sustancia tienen la misma presión y temperatura, pero
diferentes volúmenes específicos. Dicha línea aparece como un punto sobre los diagramas
P-T; por lo tanto, se denomina punto triple. Para el agua, la temperatura y presión del punto
triple son o.01°C y 0.6117 kPa, respectivamente.
Es decir, las tres fases del agua existirán en equilibrio sólo si la temperatura y la presión
tienen precisamente estos valores. Ninguna sustancia puede existir en la fase líquida en
equilibrio estable a presiones menores que la del punto triple. Lo mismo sucede con la
temperatura de sustancias que se contraen al congelarse. Sin embargo, las sustancias que se
hallan a altas presiones existen en la fase líquida a temperaturas menores que la del punto
triple; como el agua, que no puede existir en forma líquida en equilibrio a presión
atmosférica y a temperaturas inferiores a 0°C, pero existe como líquido a -20°C y 200 MPa
de presión. Además, el hielo existe en siete diferentes fases sólidas a presiones superiores a
100 MPa.
Hay dos maneras que una sustancia puede pasar de la fase sólida a la de vapor, ya sea que
se funda primero en un líquido y después se evapore, o que se evapore directamente sin
haberse fundido previamente. El último caso ocurre a presiones inferiores al valor del punto
triple, ya que una sustancia pura no puede existir en la fase líquida a estas presiones. El
paso directo de la fase sólida a la de vapor se denomina sublimación. Para sustancias que
tienen una presión de punto triple superior a la presión atmosférica, como el CO2 sólido
(hielo seco), la sublimación es la única manera de cambiar de la fase sólida a la de vapor en
condiciones atmosféricas.

2. DIAGRAMA P-T
A continuación se ilustra el diagrama P-T de una sustancia pura, el cual se conoce como
diagrama de fases porque las tres fases están separadas entre sí por tres líneas: la de
sublimación que separa las regiones sólida y de vapor, la de evaporación divide las regiones
líquida y de vapor, y la de fusión separa las regiones sólida y líquida. Estas tres líneas
convergen en el punto triple, donde las tres fases coexisten en equilibrio. La línea de
evaporación finaliza en el punto crítico porque arriba de éste no es posible distinguir las
fases líquida y de vapor. Las sustancias que se expanden y contraen al congelarse difieren
sólo en la línea de fusión en el diagrama P-T.
Diagrama P-T para sustancias puras. CENGEL

3. TEMPERATURA DE SATURACIÓN Y PRESIÓN DE SATURACIÓN
Durante un proceso de cambio de fase, resulta obvio que la presión y la temperatura son
propiedades dependientes y que hay una relación definida entre ellas, es decir Tsat=f(Psat).
Una gráfica de Tsat en función de Psat, como se muestra a continuación para el agua se llama
curva de saturación de líquido-vapor. Una curva de esta clase es característica de todas las
sustancias puras.
Tras observar la gráfica también resulta claro que Tsat se incrementa con Psat y que, en
consecuencia, una sustancia a mayores presiones hervirá a temperaturas más altas. En la
cocina, a temperaturas de ebullición más altas significan tiempos de cocción más cortos y
ahorros de energía. Por ejemplo, el cocimiento de un estofado de res puede requerir una a
dos horas en una cacerola normal que funciona a una presión de 1 atm, pero sólo 20
minutos en una olla de presión que funciona a una presión absoluta de 3 atm (temperatura
de ebullición correspondiente: 134 °C).
Curva de saturación líquido – vapor de una sustancia pura (los valores numéricos son para
el agua.
Como se puede observar de la gráfica anterior al área sobre la curva se encuentra el agua en
estado líquido comprimido o subenfriado y el área bajo la curva el agua se encuentra en
vapor sobrecalentado, es así que para tener agua en estado líquido saturado a 150°C

4. deberemos mantenerla a una presión de 476.2 kPa, de donde que para obtener un dato
pedido por el profesor de agua en estado líquido comprimido o subenfriado a 140°C
deberemos interpolar de la tabla siguiente para T y P de saturación para obtener el dato de
presión de saturación la cual después de realizar el cálculo necesario nos da como resultado
de Psata T(140°C) de 401.24kPa, entonces decimos que el agua en estado líquido a esta
temperatura la podremos tener únicamente a presiones mayores que la de saturación.
Tanto la presión atmosférica como la temperatura de ebullición del agua disminuyen con la
altura; por lo tanto, la cocción toma más tiempo a mayores alturas que al nivel del mar (a
menos que se use una olla de presión). Por ejemplo, la presión atmosférica estándar a una
altura de 2000 m es de 79.5 kPa, correspondiente a una temperatura de ebullición de
93.3°C, a diferencia de los 100°C al nivel del mar (altura cero). La variación de la
temperatura de ebullición del agua debida a la altura, en condiciones atmosféricas estándar,
se presenta en la tabla adjunta. Por cada 1000m de aumento, la temperatura de ebullición
desciende poco más de 3°C. Observe que la presión atmosférica en un lugar, al igual que la
temperatura de ebullición, cambia ligeramente con las condiciones climáticas, pero este
cambio no es mayor a 1°C para la temperatura de ebullición.

5. Tabla de variación de P y T con la altura. CENGEL
REFERENCIA:
YUNUS A. CENGEL TERMODINÁMICA, Sexta Edición. Editorial Mc Graw Hill