Diagrama de fases

Un diagrama de fases es una gráfica de presión versus temperatura que muestra en qué fase existe una sustancia bajo de diferentes condiciones de temperatura y presión.

Por ejemplo, observa el siguiente diagrama de fases para la sustancia agua;


Diagrama de Fases del Agua

El Diagrama de fases se utiliza para poder predecir en cuál fase la materia está en cualquier combinación de temperatura y presión.  Observa que hay tres regiones que representan las fases sólida, liquida y gaseosa de la sustancia del agua, y tres curvas que separan las regiones entre sí.

En el Diagrama tiene varios puntos:
  • Punto triple - es el punto en el diagrama de fases que representa la temperatura y presión a las cuales pueden coexistir las tres fases de una sustancia.  Los seis cambios de estado pueden ocurrir en el punto triple: congelación, fusion, evaporación, condensación, sublimación y sublimación inversa. 
  • Punto Critico - El punto critico representa la presión critica y temperatura critica por encima de las cuales el agua deja de ser liquido. Lo que significa si el vapor de agua esta en la temperatura critica, un aumento de presión no lo cambiara a liquido. 
  • Punto de Fusion - temperatura en la cual un sólido cambia al estado líquido
  • Punto de ebullición - temperatura en la cual un liquido cambia al estado de vapor o gas. 
Un dato importante es que los cambios de estados o fase como la fusión, vaporización (ebullición) y sublimación son procesos endótermicos que la materia requieren energía para realizar el cambio de estado. Los cambios de estados a  congelación (solidificación), condensación y sublimación inversa son procesos exotérmicos que la materia liberan energía. 

El Diagrama de Fases es distinto para cada sustancia debido a que sus puntos normales de ebullición y fusion son distintos. Sin embargo, cada diagrama suministrará el mismo tipo de datos para las fases, incluido el punto triple.   Observa el diagrama de fases para bióxido de carbono.  

Diagrama de Fases del Bióxido de Carbono


NO REALICE LA ACTVIDAD HASTA QUE EL PROFESOR SE LO INDIQUE.

Actividad A

  1. Utilize la siguiente simulación virtual y seleccione CAMBIOS DE FASE.  
  2. Explore con las diferentes sustancias y amenidades que tiene la simulación. 
  3. Vaya observando el Diagrama de fases.
  4. Observe el movimiento de las partículas cuando aumenta la temperatura y observe cómo el punto rojo en el Diagrama de fases llega al punto triple y al punto critico. Observe el valor de la temperatura y presión. Explore con las diferentes sustancias de neon, argon, oxigeno y agua. 





Actividad B  ( Valor 25 puntos)

Conteste las siguientes preguntas:

  1. Explique los significados de fusion, ebullición, sublimación, congelación, condensación y sublimación inversa. ( 6 puntos)
  2. Define proceso exotérmico y endótermico. (2 puntos)
  3. ¿Para qué sirve el Diagrama de fases ?  (3 puntos)
  4. Define punto triple y punto critico. (4 puntos) 
  5. Estime la temperatura y la presión en la simulación virtual del punto triple y el punto critico de las sustancias de oxigeno y agua.  ( 10 puntos ) ( 5 puntos cada sustancia ) 
Rúbrica 

1. Puntuación Máxima = Respuesta completa = Su respuesta es completa y lógica, con explicaciones claras y coherentes.

2. Puntuación 5 al 1 = Respuesta competente = Su respuesta es satisfactoria o parcial. 

3. Puntuación 0 = No hay respuesta = No intenta hacer la tarea.