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Diagrama de fases del agua

Diagrama:
Diagrama P vs. T del agua pura. Las líneas indican a qué temperatura y a qué presión coexisten en equilibrio las fases sólida, líquida y gaseosa. Solamente en el punto triple coexisten en equilibrio las tres fases; en otros puntos solo lo hacen un máximo de dos.

El diagrama, aparte de las curvas de equilibrio (curva de fusión, curva de sublimación, curva de vaporización), contiene también las indicaciones de presión y temperatura para el punto de fusión, el punto de ebullición, el punto triple y el punto crítico.
Atención: Los ejes del diagrama no están dibujados a escala.

Información e ideas:
En este diagrama se observa también la llamada "anomalía del agua" (que en estado sólido es menos densa que en estado líquido): la curva de fusión presenta por ello una pendiente negativa. El motivo del comportamiento anómalo de la densidad del agua son los enlaces por puente de hidrógeno.

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Curva de presión de vapor y diagrama de fases del agua

Diagramas:
Se comparan las curvas de presión de vapor (diagrama p-V) y el diagrama de fases (diagrama p-T) del agua.


Si se calienta agua a 100 °C a presión atmosférica normal, ésta se convierte en vapor. Pero, ¿qué efecto tiene aumentar o disminuir la presión sobre la temperatura de vaporización?
La curva de presión de vapor (curvas T en el diagrama p-V a la izquierda) y el diagrama de fases (diagrama p-T a la derecha) contestan dicha pregunta. La presión de vapor es la presión a la cual la fase líquida y gaseosa están en equilibrio, es decir, el mismo número de moléculas que se evaporan se condensan nuevamente. Por encima de la temperatura crítica (se dan valores numéricos) el agua es siempre gaseosa, independientemente de la temperatura, y se la puede tratar como un gas real (ecuación de Van der Waals, fórmula provista). Para cada temperatura por debajo de la temperatura crítica hay una presión de vapor para la cual hay una zona bifásica (líquida y gaseosa). Se puede deducir, a partir del aumento pronunciado en las curvas en el intervalo de la fase líquida, que las sustancias líquidas son apenas compresibles.
No se ha de confundir la temperatura crítica con la temperatura del punto triple (véase el diagrama p-T). Esto caracteriza los valores de temperatura y presión a los cuales todas las fases (sólida, líquida y gaseosa) están presentes simultáneamente.

Información e ideas:
¿A qué temperatura hierve el agua en el Monte Everest? Las "tablas de presión de vapor? proveen información sobre esto. También sería interesante referirse a los puntos de transición de fases como puntos críticos de temperatura. En la transición de la fase líquida a la gaseosa la energía aplicada no causa inicialmente un aumento de la temperatura. Lo mismo es pertinente a la fusión del hielo. No es sino hasta que toda el agua se ha evaporado o fundido que la temperatura aumenta.