Un típico diagrama de fase. La curva roja muestra la variación de la temperatura de sublimación de una sustancia. La curva verde marca la variación del






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fecha de publicación06.01.2016
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Punto crítico

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Un típico diagrama de fase. La curva roja muestra la variación de la temperatura de sublimación de una sustancia. La curva verde marca la variación del punto de congelación(el tramo de curva verde con puntos muestra el comportamiento anómalo del agua) y la curva azul, la del punto de ebullición. Se muestra cómo la temperatura de sublimación, la de congelación y la de ebullición varían con la presión. El punto de unión entre las tres curvas. La roja, la verde y la azul, es el punto triple. El punto crítico se ve en el extremo derecho de la curva azul.

http://www.youtube.com/watch?v=SuM41tojXbY

2.1 DEFINICION: Un punto crítico es aquel límite para el cual el volumen de un líquido es igual al de una masa igual de vapor. Si se miden las densidades del líquido y del vapor en función de la temperatura y se representan los resultados, puede determinarse la temperatura crítica a partir del punto de intersección de ambas curvas. Temperatura y presión por encima de la cual no se puede condensar un gas\left ( { \partial p \; \over \partial v\;}\right)_{t=t_c}=0

\left ( {\partial^2 p \; \over \partial v^2\;}\right)_{t=t_c}=0http://upload.wikimedia.org/math/7/f/9/7f9f6c0756114671dff8b9d3e21d53d3.png siendo p la presión, v el volumen molar, t la temperatura y t_c a temperatura crítica del sistema considerado1
La temperatura crítica de un gas es la temperatura máxima a la que puede licuarse; la presión crítica es la presión necesaria para licuar el gas a esa temperatura. Algunos gases, cómo el helio, el hidrógeno o el nitrógeno, poseen temperaturas críticas muy bajas y tienen que ser enfriados intensivamente antes de poder ser licuados. Una tercera característica del punto crítico es el volumen crítico, que es el volumen que ocuparía un mol de gas a su temperatura y presión críticas. Estas tres cantidades, la temperatura, presión y volumen críticos, se denominan conjuntamente constantes críticas de una sustancia.2

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La experiencia del día a día no nos da ninguna pista sobre la naturaleza del punto crítico, porque la temperatura ambiente está muy por encima de la temperatura crítica del azoto (-147 ºC) y mucho más debajo de la temperatura crítica del agua (374 ºC).

2.2 Propiedades del punto crítico


  • Las fluctuaciones en la densidad, causadas por la agregación de grupos de moléculas al azar, se amplifican y dan lugar a la dispersión de la luz incidente. Fluidos por lo general transparentes, como el xenón o el agua, quedan con apariencia lechosa.

  • El fluido se hace extremadamente ‘suave’ y se comprime bajo la influencia de su propio peso. Por ejemplo la minúscula presión de 4 mm de Hg provoca una compresión de 10% en el xenón. En contrapartida es necesaria una altura de 1 Km para obtener una variación semejante en la densidad atmosférica.

  • El fluido se hace extremadamente lento desde el punto de vista térmico –el transporte de calor a lo largo de 1 cm de xenón cerca del punto crítico puede demorar días, mientras que para el aire ambiente demora apenas 1s.3

1.3APLICACIONES:

1. Secadores de Punto Crítico: es un método para secar tejidos sin que estos colapsen o deformen su estructura original. Este método es generalmente parte del proceso de preparación de muestras para Microscopía Electrónica de Barrido (SEM).

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Imagen SEM imagen (850X) de la superficie de un pétalo de rosa, tratado por CPD

Imagen SEM imagen (850X) de la superficie de un pétalo de rosa, 
fijado y seco por aire


La causa del por qué las muestras de tejido se dañan cuando se secan con aire se basa en las fuerzas de tensión que se crean en cavidades de pequeñas dimensiones donde hay una interface líquido/gas.
Si el tejido está totalmente inmerso en un líquido por debajo de su punto crítico y el líquido es entonces llevado a una temperatura y presión por arriba del punto crítico, entonces, la muestra está inmersa en gas (es decir, está "seca"), sin estar expuesta a las fuerzas de tensión de superficies que la pueda dañar. 4

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2. Calentamos un recipiente cerrado, con alrededor de un tercio de agua y sin aire. El agua líquida se expande al calentarse, pero un poco se evapora hacia el espacio ocupado por el vapor, arriba del líquido. La densidad del líquido disminuye y la del vapor aumenta hasta que, a temperatura crítica, las densidades del líquido y del gas se igualan. En este punto, el líquido y el gas son indistinguibles en todos los aspectos: la superficie (menisco) que los separa desaparece y el calor latente se anula.

1.4 EJERCICIOS:

http://www.buenastareas.com/ensayos/Ejercicios-De-Termodinamica/2204084.html

http://ceff.weebly.com/uploads/7/4/0/1/7401609/problemas_resueltos_-_termodinamica_no_corregidos_-_nestor_espinoza.pdf

http://www.youtube.com/watch?v=DLN8mPaYILg

1.5 BIBLIOGRAFIA:

http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_cr%C3%ADtico_(termodin%C3%A1mica)

http://www.buenastareas.com/ensayos/Punto-Critico-Constante-Reducida/1669602.html

http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/estructura-en-todas-las-escalas-punto-critico

http://www.2spi.es/catalog/instruments/dryers_technique.html

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