13.20: Diagrama de fases para agua

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Se requiere una consistencia específica de nieve para hacer las mejores bolas de nieve. La nieve seca se puede presionar fuertemente, y formará bolas de nieve porque la mayor presión hace que los copos de nieve se derrita un poco. No obstante, cuando liberas la presión, la nieve vuelve a una forma más sólida y los copos ya no se pegan entre sí. Idealmente, en cambio, la nieve necesita estar un poco húmeda para que las partículas se peguen entre sí.

Diagrama de fases para agua

El agua es una sustancia única en muchos sentidos. Una de estas propiedades especiales es el hecho de que el agua sólida (hielo) es menos densa que el agua líquida justo por encima del punto de congelación. El diagrama de fases para el agua se muestra en la siguiente figura.

Figura\(\PageIndex{1}\): Diagrama de fases para el agua.

Observe una diferencia clave entre el diagrama de fases general de la última sección y el diagrama de fases anterior para el agua: en el diagrama del agua, la pendiente de la línea entre los estados sólido y líquido es negativa en lugar de positiva. El motivo es que el agua es una sustancia inusual, en que su estado sólido es menos denso que el estado líquido. El hielo flota en agua líquida. Por lo tanto, un cambio de presión tiene el efecto contrario en esas dos fases. Si el hielo está relativamente cerca de su punto de fusión, puede cambiarse a agua líquida mediante la aplicación de presión. En realidad, las moléculas de agua están más juntas en la fase líquida que en la fase sólida.

Refiérase nuevamente al diagrama de fases del agua (figura anterior). Punto de aviso\(E\), etiquetado como punto crítico. ¿Qué significa eso? At\(373.99^\text{o} \text{C}\), las partículas de agua en la fase gaseosa se mueven muy, muy rápidamente. A cualquier temperatura superior a esa, no se puede hacer que la fase gaseosa se licua, no importa cuánta presión se aplique al gas. La presión crítica\(\left( P_\text{C} \right)\) es la presión que se debe aplicar al gas a la temperatura crítica para convertirlo en líquido. Para el agua, la presión crítica es muy alta,\(217.75 \: \text{atm}\). El punto crítico es el punto de intersección de la temperatura crítica y la presión crítica.

Resumen

El agua sólida es menos densa que el agua líquida justo por encima del punto de congelación.
La temperatura crítica\(\left( T_\text{C} \right)\) de una sustancia es la temperatura más alta a la que la sustancia posiblemente pueda existir como líquido.
La presión crítica\(\left( P_\text{C} \right)\) es la presión que se debe aplicar al gas a la temperatura crítica para convertirlo en líquido.
El punto crítico es el punto de intersección de la temperatura crítica y la presión crítica.