¿Qué es un diagrama de fases?
El estado de una sustancia depende tanto de la presión como de la temperatura. Un diagrama de fases muestra los dos efectos en una sola gráfica. El eje horizontal es la temperatura T, y el vertical, la presión P. Cada punto del diagrama representa unas condiciones concretas.
| Parte del diagrama | Qué muestra |
|---|---|
| Las tres regiones: sólido, líquido y gas | En estas condiciones, la sustancia está en un solo estado |
| Las líneas entre regiones | Coexisten dos estados: líneas de fusión, vaporización y sublimación |
| El punto triple | Coexisten los tres estados |
A presiones inferiores a la del punto triple, una sustancia no puede ser líquida. A esa presión, un sólido pasa directamente a gas cuando lo calientas. Esto se llama sublimación. El punto triple del agua está a unos 0.01 °C y 0.6 kPa.
Mueve el punto por el diagrama
Calienta y comprime una sustancia y mira si entra en la región sólida, líquida o gaseosa. Este simulador está incluido en el acceso completo. La descarga es gratis, y 2 unidades y 5 simuladores están abiertos sin cuenta.
¿Cómo se usa el simulador?
- Elige una sustancia en la fila inferior: Neón, Argón, Oxígeno o Agua.
- Mueve el control izquierdo del símbolo ❄ hacia el símbolo 🔥 para calentar la sustancia. El punto del diagrama se mueve hacia la derecha.
- Usa el control Bomba para cambiar la presión. El punto sube o baja.
- Lee el estado de la sustancia, Temp. y La presión en el panel derecho.
- En el recipiente de la izquierda, las partículas se mueven según el nuevo estado.
Retos para probar en el simulador
- Desde el estado inicial, solo calienta la sustancia. Respuesta: El punto se mueve hacia la derecha y cruza las regiones sólida, líquida y gaseosa, una tras otra.
- Mueve el control Bomba hacia la izquierda hasta que el punto quede un poco más abajo que el pequeño punto negro. Ahora calienta la sustancia. Respuesta: El punto pasa por debajo del punto triple, y la sustancia se convierte directamente en gas sin volverse líquida.
- Lleva el punto a la región gaseosa, a la derecha de la región líquida, y aumenta la presión. Respuesta: El punto sube hasta la región líquida. Has licuado un gas al comprimirlo.
- Calienta la sustancia todo lo que puedas y pon Bomba al máximo. Respuesta: La sustancia sigue siendo un gas. Por encima de la temperatura crítica, no se puede licuar un gas solo con compresión.
Ejemplos reales de diagramas de fases
- Hervir a gran altitud. A gran altitud, la presión del aire es baja, así que el agua hierve antes de llegar a 100 °C. En Ulán Bator, por ejemplo, el agua hierve a una temperatura inferior a 100 °C.
- Hielo seco. El punto triple del CO2 está a una presión superior a 1 atm. Por eso, a presión normal, el hielo seco no se funde. Pasa directamente a gas.
- Ropa congelada. La ropa tendida al aire libre en invierno se congela y luego se seca sin descongelarse. Es la sublimación del hielo.
- Cilindros de gas. El propano y el butano son gases en condiciones normales, pero dentro de un cilindro son líquidos a alta presión.
Qué debes tener en cuenta al leer el diagrama del simulador
El diagrama del simulador es un esquema general, igual para todas las sustancias.
- Cuando cambias de sustancia, el diagrama no cambia. Solo cambian el número del termómetro y el aspecto de las partículas.
- Las posiciones de las líneas no coinciden exactamente con el número del termómetro. Por ejemplo, a 134 kPa, el simulador muestra el agua como sólido a 300 K, pero en realidad es líquida. Para ver valores exactos, lee la guía de los puntos de fusión y ebullición.
- La línea de fusión real del agua se inclina hacia la izquierda: cuando aumenta la presión, el hielo funde a una temperatura un poco más baja. La línea del simulador se inclina hacia la derecha, como en la mayoría de las sustancias.
