República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular

República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria
Universidad Nacional Experimental “Rafael María Baralt”
Programa: Ingeniería y Tecnología
Proyecto: Mantenimiento Mecánico
INTEGRANTES:
Deivis Arraiz C.I.: 20.742.959
Enmanuel Ocanto C.I.:23.781.606
Cristhofer Ortiz C.I.: 20.859.780
Jose Herrera C.l.: 24.606.587
Robert Quiroz C.I.: 24.894.052
Paola Colina C.I.: 23.862.826
Sección: 1
Profesor: Roger Chirinos
Ciudad Ojeda, Noviembre de 2012
Introducción
En física y química se observa que, para cualquier sustancia o elemento material,
modificando sus condiciones de temperatura o presión, pueden obtenerse distintos
estados o fases, denominados estados de agregación de la materia, en relación
con las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos o iones) que la
constituyen. Todos los estados de agregación poseen propiedades y
características diferentes, los más conocidos y observables cotidianamente son
cinco, las llamadas fases sólida, líquida, gaseosa, plasmática y condensado de
Bose-Einstein.
DESARROLLO
Los elementos químicos y las sustancias formadas por ellos salvo algunas
excepciones, pueden existir en tres estados diferentes: sólido, líquido y gaseoso
en dependencia de las condiciones de presión y temperatura en las que se
encuentren y esto se debe básicamente a las fuerzas intermoleculares. El
diagrama que representa el tránsito entre estos estados, se conoce como
diagrama de fases.
Estado sólido
Los objetos en estado sólido se presentan como cuerpos de forma compacta y
precisa; sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras estrechas
definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación
aparente. Son calificados generalmente como duros y resistentes, y en ellos las
fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. En los sólidos cristalinos,
la presencia de espacios intermoleculares pequeños da paso a la intervención de
las fuerzas de enlace, que ubican a las celdillas en formas geométricas. En los
amorfos o vítreos, por el contrario, las partículas que los constituyen carecen de
una estructura ordenada.
Las sustancias en estado sólido suelen presentar algunas de las siguientes
características:






Cohesión elevada.
Forma definida.
Incompresibilidad.
Resistencia a la fragmentación.
Fluidez muy baja o nula.
Algunos de ellos se subliman.
Estado líquido.
Si se incrementa la temperatura, el sólido va perdiendo forma hasta desaparecer
la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la
capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este
caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos
intensa que en los sólidos.
El estado líquido presenta las siguientes características:





Movimiento energía cinética.
No poseen forma definida.
Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.
En el frío se contrae (exceptuando el agua).
Posee fluidez a través de pequeños orificios.
 Cohesión menor.
 Puede presentar difusión.
 Volumen constante
Estado gaseoso.
Incrementando aún más la temperatura, se alcanza el estado gaseoso. Las
moléculas del gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces
de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos.
El estado gaseoso presenta las siguientes características:
Cohesión casi nula.
No tienen forma definida.
Su volumen es variable
DIAGRAMA DE FASES
Punto triple
En este punto en la sustancia coexisten en equilibrio los tres estados, está
parcialmente solida, parcialmente líquida y parcialmente gaseosa. Obsérvese que
para valores de presión o temperatura más bajas que el punto triple la sustancia
en cuestión no puede existir en estado líquido y solo puede pasar desde sólido a
gaseoso en un proceso conocido como sublimación
 Punto crítico
El punto C indica el valor máximo de temperatura 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.
Gases a temperaturas por encima de la temperatura del punto crítico no pueden
ser licuados por mucho que se aumente la presión. En otras palabras, por encima
del punto crítico, la sustancia solo puede existir como gas.
 Punto de ebullición
El punto de ebullición de una sustancia, es aquel valor de temperatura para el cual
coexisten en equilibrio, los estados líquido y gaseoso a determinada presión. Los
diferentes puntos de ebullición para las diferentes presiones corresponderían a la
curva BC.
 Punto de fusión
El punto de fusión de una sustancia, es aquel valor de temperatura para el cual
coexisten en equilibrio, los estados líquido y sólido a determinada presión. Los
diferentes puntos de fusión para las diferentes presiones corresponderían a la
curva BD
Es importante señalar que la curva que separa las fases vapor-líquido se detiene
en un punto llamado punto crítico. Más allá de este punto, la materia se presenta
como un fluido supe crítico que tiene propiedades tanto de los líquidos como de
los gases. Modificando la presión y temperatura en valores alrededor del punto
crítico se producen reacciones que pueden tener interés industrial, como por
ejemplo las utilizadas para obtener café descafeinado.
Es preciso anotar que, en el diagrama P-T del agua, la línea que separa los
estados líquido y sólido tiene pendiente negativa, lo cual es algo bastante inusual.
Esto quiere decir que aumentando la presión el hielo se funde, y también que la
fase sólida tiene menor densidad que la fase líquida.
Diagrama de fase de una sustancia pura
Los diagramas de fase más sencillos son los de presión - temperatura de una
sustancia pura, como puede ser el del agua. En el eje de ordenadas se coloca la
presión y en el de abscisas la temperatura. Generalmente, para una presión y
temperatura dadas, el cuerpo presenta una única fase excepto en las siguientes
zonas:
Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los estados sólido,
líquido y gaseoso. Estos puntos tienen cierto interés, ya que representan un
invariante y por lo tanto se pueden utilizar para calibrar termómetros.
Los pares (presión, temperatura) que corresponden a una transición de fase
entre:
 Dos fases sólidas: Cambio alotrópico;
 Entre una fase sólida y una fase líquida: fusión - solidificación;
 Entre una fase sólida y una fase vapor (gas): sublimación deposición (o sublimación inversa);
 Entre una fase líquida y una fase vapor: vaporización - condensación
(o licuefacción).
Diagrama de fase binario
Cuando aparecen varias sustancias, la representación de los cambios de fase
puede ser más compleja. Un caso particular, el más sencillo, corresponde a los
diagramas de fase binarios. Ahora las variables a tener en cuenta son la
temperatura y la concentración, normalmente en masa. En un diagrama binario
pueden aparecer las siguientes regiones:
 Sólido puro o disolución sólida
 Mezcla de disoluciones sólidas
peritectoide)
 Mezcla sólido - líquido
(eutéctica,
eutectoide,
peritéctica,
 Únicamente líquido, ya sea mezcla de líquidos inmiscibles (emulsión), ya
sea un líquido completamente homogéneo.
 Mezcla líquido - gas
 Gas (lo consideraremos siempre homogéneo, trabajando con pocas
variaciones da altitud).
Hay punto y líneas en estos diagramas importantes para su caracterización:
 Línea de líquidos, por encima de la cual solo existen fases líquidas.
 Línea de sólidos, por debajo de la cual solo existen fases sólidas.
 Línea eutéctica y eutectoide. Son líneas horizontales (isotermas) en las que
tienen lugar transformaciones eutécticas y eutectoides, respectivamente.
 Línea de solvus, que indica las temperaturas para las cuales una disolución
sólida (α) de A y B deja de ser soluble para transformarse en (α)+ sustancia
pura (A ó B).
 Concentraciones definidas, en las que tienen lugar transformaciones a
temperatura constante:
 Eutéctica
 Eutectoide
 Peritéctica
 Peritectoide
 Monotéctica
 Monotectoide
 Sintéctica
 Catatéctica
Diferentes diagramas de equilibrio
Existen diferentes diagramas de equilibrio según los materiales sean totalmente
solubles en estado sólido y líquido o sean miscibles a que sean insolubles.
También pueden darse casos particulares. Uno de los diagramas de equilibrio más
clásico es el de los aceros que tiene particularidades y donde afecta claramente la
concentración y las diferentes cristalizaciones que puede darse en el hierro
estando en estado sólido y a diferentes temperaturas.
Dos metales (A, B) a temperaturas superiores a sus respectivos En ciencia de
materiales se utilizan ampliamente los diagramas de fase binarios, mientras que
en termodinámica se emplean sobre todo los diagramas de fase de una sustancia
pura.
Puntos de fusión (TA, TB) se encuentran en estado líquido pudiéndose disolver y
conformar así una fase única líquida. Esto quiere decir que no podemos establecer
diferencias de comportamiento u observación entre las distintas partes del líquido
y que los metales en las proporciones mezcladas tienen la propiedad de
miscibilidad. Si la mezcla líquida, XA + XB, la sometemos a un proceso de
solidificación, mediante enfriamiento, llegamos a obtener el producto que se
denomina aleación de los metales A y B.
DIAGRAMA DE FASE
La línea de puntos muestra el comportamiento anómalo del agua. La línea
verde marca el punto de congelación y la línea azul, el punto de ebullición.
Se muestra cómo varían con la presión.
CONCLUSION
Es conocido que las aleaciones mejoran las características de los metales puros.
Realmente debería decirse que introducen variables que diferencian el
comportamiento de los metales puros que las componen, porque en algunas
circunstancias pueden perjudicar sus propiedades. Obviamente, conformar una
aleación es uno de los medios más primitivos que la ingeniería ha dispuesto para
actuar sobre las propiedades de los metales puros, incluso históricamente la
aleación es predecesora como lo justifica el bronce, Edad del bronce.