diagrama PT

En el diagrama de la figura las líneas AB, BD y BC corresponden a valores (P,T) en las que
coexisten dos fases:
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En AB coexisten en equilibrio sólido y gas. La curva AB es la curva de presión de
vapor del sólido
En BD coexisten en equilibrio sólido y líquido.
En BC coexisten en equilibrio líquido y gas.
La línea BC es la gráfica Pv-T hecha en el laboratorio, para el agua. Es la curva de
presión de vapor del líquido.
El punto B marca los valores de P y T en los que coexisten tres fases, sólido, líquido y gas, y se
denomina Punto Triple. Este punto, que indica la temperatura mínima a la que el líquido puede
existir, es característico de cada sustancia, y puede emplearse como referencia para calibrar
termómetros.
El punto C indica el valor máximo (PC,TC) en el que pueden coexistir en equilibrio dos fases, y
se denomina Punto Crítico. Representa la temperatura máxima a la cual se puede licuar el gas
simplemente aumentando la presión. Fluidos con T y P mayores que T C y PC se denominan
fluidos supercríticos .
Por encima de Tc no se puede licuar por compresión, es lo que llamamos un gas
Por debajo de Tc se puede licuar por compresión es lo que llamamos vapor
Definiciones:
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Punto de ebullición: se define punto de ebullición de un líquido a la presión P, como la
temperatura a la cual la presión de vapor de equilibrio del líquido es igual a dicha
presión, en el gráfico anterior para la presión P el punto de ebullición es T 2. La curva
BC representa la presión de vapor del líquido en función de la temperatura, y/o la
temperatura de ebullición en función de la presión.
El rango de temperaturas de ebullición va desde TB a TC
Punto de fusión: se define punto de fusión de un sólido a la presión P, como la
temperatura a la cual el sólido y el líquido se encuentran en equilibrio a dicha presión,
en el gráfico anterior para la presión P el punto de fusión de la sustancia será T 1. El
rango de temperaturas de fusión va desde T B a TD
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Si la presión es de 1 atmósfera (o más correctamente, de 1 bar) a estos puntos se les
denomina punto de ebullición y punto de fusión normales respectivamente.
Ejemplo de interpretación de la trayectoria de un proceso termodinámico en el diagrama
P-T
Veamos el proceso representado en la figura por el trazo naranja. Supongamos que se
introduce en un recipiente cerrado provisto de un pistón una cierta cantidad de sustancia en
fase gaseosa, a la temperatura y presión (T E, PE), representado en el diagrama de la figura por
el punto E.
De forma isotérmica es posible aumentar la presión del gas (disminuyendo el volumen del
recipiente por medio del pistón), no observándose nada más que un aumento en la densidad
del mismo, hasta alcanzar el punto F, en el que se observa como el gas comienza a condensar.
En el punto F coexisten en equilibrio líquido y gas, luego sus potenciales químicos a esa P F y
TF son iguales. A TF y una P<PF el μgas es menor que μlíquido
Si se reduce más el volumen del sistema, el resultado es que condensa más gas,
manteniéndose constante la P y la T. Cuando todo el gas ha condensado, podemos tratar de
seguir reduciendo el volumen del sistema, con lo que aumentamos de forma isotérmica la P del
líquido, hasta llegar al punto G del diagrama. A T F y una P>PF el μgas es mayor que μlíquido por lo
que es estable esta última fase
Desde el punto G es posible por ejemplo disminuir la temperatura del líquido manteniendo la P
constante hasta alcanzar el punto H, momento en el que el líquido comienza a solidificar. En
este punto coexisten en equilibrio líquido y sólido, sus μ se hacen iguales y la disminución de
energía del sistema se traduce en un aumento de la fase sólida, permaneciendo constate la P y
la T hasta que ha solidificado todo el líquido. Una disminución posterior de la energía a P
constante supondría el enfriamiento del sólido.
Aplicación a transporte de gases licuados:
Se observa claramente en el diagrama, que para cambiar el estado de gas a líquido se juega
con disminución de T y aumento de P o ambas simultáneamente, lo cual implica no tener que
enfriar tanto.