Escuela Militar de Ingeniería

ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA “MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” BOLIVIA

UNIDAD ACADEMICA LA PAZ

2.1 Evaluación de propiedades en fases homogéneas

2Δ 2.2 Propiedades residuales a partir de la ecuación de estado

DOCENTE:

Lic. Franklin William Bustillos Maure

ESTUDIANTE: Luis Alberto Pimentel Ruiz CÓDIGO:

A23573-3

MATERIA:

Termodinámica

FECHA:

28 de Julio 2021

GESTION 2021

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F1-Sitio: https://elibro.net/es/ereader/biblioemi/174405 Evaluación de propiedades en fases homogéneas Sustancias puras en fases líquida y de vapor La materia se clasifica básicamente en mezclas y sustancias puras. Las primeras pueden ser heterogéneas y homogéneas. Por su parte, las sustancias puras se identifican como compuestos o elementos. Una mezcla es la combinación de una o más sustancias en diferentes proporciones, cada una de las cuales conserva sus características. Los componentes de una mezcla pueden separarse físicamente, sin necesidad de romper ningún enlace químico. Ejemplos de mezclas son el aire, la sal disuelta en agua, la leche, la madera, etc. En las mezclas heterogéneas las propiedades y la composición no son uniformes en toda la muestra, como la leche, la madera, el concreto, etcétera. Por otra parte, una mezcla homogénea se caracteriza porque la composición y las propiedades son uniformes en toda la muestra; por ejemplo, el aire, la sal completamente disuelta en agua, etcétera. Una sustancia para tiene una composición química fija en todas sus partes. Asimismo, puede formarse de un solo elemento o ser un compuesto. El primero no puede separarse en dos o más sustancias por ningún método químico ordinario. Los elementos están compuestos únicamente de un tipo de átomo (cobre, oxígeno, hidrógeno, etcétera]. Por otra parte, un compuesto es una sustancia que contiene uno o más elementos en proporciones definidas por el peso. La composición de un compuesto es constante sin importar el método de preparación. Los compuestos están formados por más de un tipo de átomo. El término molécula se emplea con frecuencia para designar a la unidad más pequeña de un compuesto que aún conserva las propiedades del mismo. Por ejemplo, el cloruro de sodio, el agua, etcétera. De manera cotidiana, muchas sustancias usan el adjetivo puro, aunque científicamente son una mezcla de elementos. La “miel pura” y la “seda pura” son ejemplos de esto. Estrictamente hablando, el aire no es una sustancia pura, es una mezcla de gases. Sin embargo, puede considerarse como sustancia pura sólo en el caso en que no exista una mezcla que involucre aire líquido y aire gaseoso. En el agua no importa; una mezcla de agua líquida y vapor de agua, y una mezcla de agua líquida y hielo es una sustancia pura. La fase de una sustancia se relaciona con su arreglo molecular, que es homogéneo en cada parte de la sustancia. Una sustancia pura puede encontrarse en tres fases sólida, líquida y gaseosa. En el caso de un sólido, las moléculas se encuentran distribuidas en un arreglo tridimensional en cada parte del mismo y no existe movimiento relativo entre ellas. En un líquido, el espaciado

Propiedades residuales a partir de la ecuación de estado Relaciones de estado La presión, el volumen específico y la temperatura forman el conjunto más simple de variables con las que se puede construir un diagrama de fase. En una fase, si se conocen dos propiedades intensivas se puede conocer el resto de

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las mismas. Por tanto, puede considerarse que la temperatura, la presión y el volumen específico forman una relación entre dos variables independientes y una dependiente Diagramas de fase Un diagrama de fase es una herramienta grafica que permite observar en qué fase se encuentra una sustancia pura a una determinada presión y temperatura. Un diagrama típico de una sustancia se observa en la figura 3.4. En este diagrama se muestran tres líneas y tres áreas

F2-Sitio: https://elibro.net/es/ereader/biblioemi/174405 Evaluación de propiedades en fases homogéneas hemos analizado procesos de expansión y compresión adiabáticas irreversibles, análisis que nos permiten un acercamiento a la interpretación de los procesos reales que ocurren en las partes de las instalaciones termo técnicas para la producción de trabajo. Asimismo, se ha visto que tales procesos irreversibles considerarse como si hubiesen tenido lugar en dos etapas consecutivas: una. constituida por un proceso adiabático reversible, y la otra, consistente en un proceso isotermicoreversible en el que se intercambia energía térmica con el medio ambiente. . A. partir de esta conclusión es evidente que el tratamiento requerido será distinto según que el sistema en estudio sea abierto o cerrado, y por ello analizaremos ambos casos por separado. (a) Sistema cerrado. Consideremos un sistema cerrado que se encuentra inicial- mente en el estado 1 a la presión p 1 y temperatura T1 siendo Pe y Te la presión y temperatura, respectivamente, del medio exterior. Supongamos que el sistema experimenta una interacción que lo lleva del estado de equilibrio los dos caminos diferentes representados en las figuras 14.3a y 14.3b. En ambos caminos, la transformación global está compuesta de una expansión adiabática reversible hasta una cierta presión Pa y de un proceso de intercambio energético reversible e isotermo hasta que el sistema alcance el equilibrio en el estado 2. Es evidente que el trabajo total realizado en el proceso 1 --> 2 será el resultado de sumar los de los procesos

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Propiedades residuales a partir de la ecuación de estado los estados de equilibrio de una sustancia pura vienen dados por una función del tipo F(p, V, T) = O, de forma que para cada sustancia existirá al menos una función que relacione directamente los parámetros macroscópicos observables, presión, volumen y temperatura. Al igual que si se representa una función del tipo F (x, y, z) = O en un espacio tridimensional referido a un sistema constituido por un triedro trirrectángulo, se obtiene una superficie alabeada, si representamos la función F (p, V, T) = O tomando la presión sobre un eje normal al plano T- V, resultará una superficie alabeada del tipo de la figura 15.1 . Todos los puntos situados en dicha superficie son las imágenes geométricas de los diferentes estados de equilibrio de la sustancia. Sabemos que las sustancias reales pueden existir en tres fases: gaseosa, líquida y sólida. La superficie p- V- T incluye todas estas fases, y su utilidad estriba en que, dadas las características p- V- T de la sustancia, se localiza en la superficie el punto que representa el correspondiente estado de equilibrio, y de esta forma se detecta el estado en que se encuentra la misma. Las sustancias reales existen en fase gaseosa normalmente a temperaturas altas y presiones bajas, mientras que a temperaturas bajas y presiones elevadas se producen transiciones a la fase líquida o a la fase sólida. En la superficie p- V- T se distinguen claramente diversas zonas o regiones; es decir, ciertos intervalos de variables en los que la sustancia puede existir en una sola fase. Dichas regiones se indican bajo las denominaciones de sólido, líquido y gas o vapor. Existen otras regiones en las que pueden coexistir dos fases en equilibrio. Cuando la sustancia se encuentra en un estado termodinámico en el que coexisten dos fases en equilibrio, se expresa en el diagrama mediante dos palabras que representen ambas fases, así, por ejemplo, sólido-líquido, líquido-vapor, etc. F3-Sitio: http://imartinez.etsiae.upm.es/~isidoro/bk3/c07/Termodinamica%20de%20las %20mezclas.pdf Evaluación de propiedades en fases homogéneas En general, se puede decir que una mezcla termodinámica es un sistema compuesto de varias partes termodinámicamente distinguibles, como agua caliente y agua fría, agua líquida y su vapor, oxígeno y nitrógeno, oxígeno-16 y oxígeno-17 (isótopos), hierro y carbono (en bloques separados, triturados o en solución sólida), iones y electrones, etc. En este capítulo sólo se van a considerar mezclas de especies distinguibles, también llamados sistemas compuestos (en general, especies químicas, pero también mezclas de isótopos), y no mezclas de una misma especie en diferentes estados. El término 'mezcla' se utiliza con carácter general para sistemas compuestos en cualquier estado de agregación, es decir, para mezclas sólidas, líquidas, gaseosas o cualquier combinación. Pese a ello, en estado líquido, muchas veces se pone especial énfasis en un subconjunto de los componentes (que se llamará disolvente) de la

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mezcla, y al resto de los componentes se les denominará solutos, llamándose "disolución" a esa mezcla. En estado sólido, donde la movilidad molecular es pequeñísima, se suele usar la palabra "solución sólida" para designar las mezclas termodinámicas (si cambian la red cristalina se llaman aleaciones), para evitar confundirlas con las mezclas físicas de polvos sólidos sin cohesión. Propiedades residuales a partir de la ecuación de estado Recordamos que como consecuencia del estado de equilibrio termodinámico de un sistema aislado en ausencia de campos externos, se definen (2.10) la temperatura T, la presión p y el potencial químico pi de cada especie i, que son compartidos por todos los subsistemas en equilibrio son llamadas funciones o propiedades molares parciales (la derivada parcial de cualquier función aditiva respecto a una cantidad de sustancia). No hay que confundir. el volumen molar con el volumen molar parcial que sólo coincidirá, en general, si sólo hay un componente; el primero es siempre positivo y el segundo no tiene por qué. Para medir vi puede hacerse así: se representa el volumen molar v en función de la fracción molar xi de la especie de interés para T, p y constantes, CONCLUCIONES: SIMILITUDES: • F1 y F2 indican, Fases que homogéneas de materias obviamente que ocupan un lugar en el espacio las mismas que se relacionan en etapas ya sea fase liquida solida o vapor • F1 y F2 coinciden en unas características que son: procesos irreversibles tanto reversibles como cerrados • F2 y F3 Y F1 hablan tanto de la ecuación de estado que influye tanto en las propiedades residuales del sistema. • La F1 y F3 dan a conocer la misma similitud ambas hablando del termino parcial que hace referencia a una parte del sistema que se vaya a estudiar o ya sea explicado en ambas situaciones • La F1 tanto como la F2 habla de mezclas que hace referencia a lo termodinámico que ayuda a desarrollar teorías o sistemas los mismos que van a ser estudiados

DIFERENCIAS: • Tanto asi F1 y F2 hablaron de mezcla homogénea hacían referencia a otros tipos de mezclas como también es incluida F3 que de la misma manera habla de otros tipos de mezclas que creo no debería ser tomada en cuenta como mezclas entre leche y entre otros

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•F2 hablo de mezclas de iones y entre otros pero F1 hizo referencia a polvos sin cohesión que no tendría mucha relación entre ambos, una particularidad que ambos recibirían seria que ambos son pequeños pero con mucha diferencia diminuta. • En Algunos casos habla del termino “especifico” y en otros del termino Molar que en termodinámica tiene algunas similitudes, pero no tendría relación a lo estudiado, dependería del caso • F1, F2 y F3 no tienen similitud en palabras, pero todas son descritas de diferente forma y de diferente perspectiva, visto desde puntos diferentes

RESUMEN: En general hablan de mezclas que se realizaron en termodinámica estudiando ya sea el caso que estamos buscando o el sistema que vayamos a estudiar tomando en cuenta la Presión, también se toma en cuenta la Temperatura y el Volumen que son requeridas para realizar a lo que queremos llegar partir de esta conclusión es evidente que el tratamiento requerido será distinto según que el sistema en estudio sea abierto o cerrado, y por ello analizamos ambos casos por separado. Sistema cerrado. Consideremos un sistema cerrado que se encuentra inicialmente en el estado a la presión p y temperatura T siendo P y T la presión y temperatura, respectivamente, del medio exterior. Suponiendo que el sistema experimenta una interacción que lo lleva del estado de equilibrio y es a lo que queremos estudiar.

https://images.app.goo.gl/uxsK5b83ippgH6Nz7

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CURIOSIDADES Y/O NOVEDADES

Una curiosidad y novedad para mi es que no sabia que ambas se podían estudiar desde el punto micro molecular hasta cantidades grandes, ahora mediante esta información pensé que no solo hacia referencia a la física también a lo mas diminuto y que también se podía distinguir en fases liquida sólida, etc. Son cosas que hacen que el mundo diminuto de tu mente explore más allá de lo común abriendo puertas muy grandes, ya que en fisicoquímica hablamos de semejanzas pequeñas, como unidades grandes, pero ahora hasta lo incluyen fases que en la misma materia no se podría apreciar porque solo hacíamos referencia más a lo Matemático o Físico y no a lo teórico que abre la mente y hace que uno explore mas de lo común.

ACTIVIDAD ASINCRÓNICA RESUMEN DE VIDEOS DE CAMBIOS DE FASE Balance de masa Dentro de un sistema termodinámico, la masa del sistema permanece constante. Es decir, en sistemas cerrados, también conocidos simplemente como sistemas, no existe intercambio de masa a través de las fronteras del sistema. Esto puede enunciarse como: La masa de un sistema cerrado permanece la Termodinámica no es otra cosa que el principio de conservación de la energía. Desde el punto de vista termodinámico, si el sistema gana energía, esta energía ganada se perdió por los alrededores de tal manera que no se “crea” nueva energía. El cambio de energía total en el sistema cinética, potencial, interna es igual a la transferencia neta de energía entre el sistema y los alrededores en forma de calor y trabajo. Siguiendo la convención de signos (el calor es positivo cuando entra al sistema y negativo cuando sale del sistema, mientras que el trabajo es positivo cuando lo realiza el sistema y negativo cuando se realiza sobre el sistema], la Primera Ley de la Termodinámica para sistemas cerrados puede expresarse como:

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