robot de la enciclopedia para niños

Punto crítico (termodinámica) para niños

Enciclopedia para niños

Un punto crítico es un concepto importante en la termodinámica y la fisicoquímica. Imagina que tienes un líquido y su vapor (gas) en un recipiente cerrado. Si aumentas la temperatura y la presión, el líquido se vuelve menos denso y el vapor se vuelve más denso. Llega un momento en que las densidades del líquido y del vapor se vuelven iguales. En ese punto, ya no puedes distinguir entre el líquido y el vapor; se convierten en una sola sustancia. Ese es el punto crítico.

En el punto crítico, el volumen de un líquido es igual al de una masa igual de vapor. Esto significa que las propiedades del líquido y del vapor se vuelven idénticas.

¿Qué es el Punto Crítico Líquido-Vapor?

Archivo:Phase-diag es
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.

El punto crítico líquido-vapor es el tipo de punto crítico más conocido. Se refiere al momento en que un líquido y su vapor se unen en una sola fase.

Entendiendo el Diagrama de Fases

Archivo:Phase-diag es
El punto crítico líquido–vapor en un diagrama de fases presión -temperatura se encuentra en el extremo de temperatura superior de la línea de equilibrio líquido–vapor. La línea punteada verde muestra el comportamiento anómalo del agua.

Un diagrama de fases es como un mapa que muestra los diferentes estados (sólido, líquido, gas) de una sustancia según la presión y la temperatura. En este mapa, las líneas separan las fases donde dos estados pueden coexistir. Por ejemplo, la línea entre el líquido y el vapor muestra las condiciones en las que el líquido hierve o el vapor se condensa.

El punto crítico es el final de la línea que separa el líquido del vapor. Más allá de este punto, no hay una distinción clara entre el líquido y el vapor.

El Punto Crítico del Agua

Para el agua, el punto crítico se alcanza a una temperatura de 373.946 °C y una presión de 22.064 megapascales (que es como 217.75 veces la presión atmosférica normal). ¡Imagina lo caliente y presurizado que debe estar!

Cambios Cerca del Punto Crítico

Cuando una sustancia se acerca a su punto crítico, sus propiedades cambian mucho. Por ejemplo, el agua líquida normalmente no se puede comprimir fácilmente y no se expande mucho con el calor. Pero cerca de su punto crítico, el agua se vuelve muy compresible y se expande mucho. También cambia su capacidad para disolver otras sustancias.

En el punto crítico, el calor necesario para convertir el líquido en vapor (llamado calor de vaporización) es cero, porque ya no hay una diferencia entre ellos.

¿Qué es un Fluido Supercrítico?

Por encima del punto crítico, la sustancia se encuentra en un estado llamado fluido supercrítico. Este fluido no es ni un líquido ni un gas, sino algo intermedio. Puede fluir como un gas, pero también puede disolver cosas como un líquido. Los científicos Michael Fisher y Benjamin Widom han estudiado mucho este estado.

Historia del Descubrimiento

Archivo:Critical carbon dioxide
Dióxido de carbono crítico con aspecto de niebla mientras se lo enfría de la temperatura supercrítica a la temperatura crítica.

La existencia de un punto crítico fue descubierta por primera vez por Charles Cagniard de la Tour en 1822. Más tarde, fue nombrado por Dmitri Mendeleev en 1860 y estudiado por Thomas Andrews en 1869.

Cagniard demostró que el Dióxido de carbono (CO2) podía convertirse en líquido a 31 °C si la presión era de 73 atmósferas. Sin embargo, si la temperatura era un poco más alta, el CO2 no se convertía en líquido, incluso si la presión aumentaba muchísimo. Esto mostró que había un límite de temperatura para que una sustancia pudiera ser líquida.

Ejemplos de Puntos Críticos

Aquí tienes una tabla con las temperaturas y presiones críticas de algunas sustancias comunes:

Sustancia Temperatura crítica Presión crítica (absoluta)
Argón −122,4 °C (150,8 K) 48,1 atm (4873,7 kPa)
Amoniaco (NH3) 132,4 °C (405,6 K) 111,3 atm (11 277,5 kPa)
1,1,1,2-Tetrafluoroetano (R-134a) 101,06 °C (374,2 K) 40,06 atm (4059,1 kPa)
R-410A 72,8 °C (346 K) 47,08 atm (4770,4 kPa)
Bromo 310,8 °C (584 K) 102 atm (10 335,2 kPa)
Cesio 1664,85 °C (1938,0 K) 94 atm (9524,6 kPa)
Cloro 143,8 °C (417 K) 76 atm (7700,7 kPa)
Etanol (C2H5OH) 241 °C (514,2 K) 62,18 atm (6300,4 kPa)
Flúor −128,85 °C (144,3 K) 51,5 atm (5218,3 kPa)
Helio −267,96 °C (5,2 K) 2,24 atm (227 kPa)
Hidrógeno −239,95 °C (33,2 K) 12,8 atm (1297,0 kPa)
Kriptón −63,8 °C (209,4 K) 54,3 atm (5502,0 kPa)
Metano (CH4) −82,3 °C (190,9 K) 45,79 atm (4639,7 kPa)
Neón −228,75 °C (44,4 K) 27,2 atm (2756,0 kPa)
Nitrógeno −146,9 °C (126,3 K) 33,5 atm (3394,4 kPa)
Oxígeno (O2) −118,6 °C (154,6 K) 49,8 atm (5046,0 kPa)
Dióxido de carbono (CO2) 31,04 °C (304,2 K) 72,8 atm (7376,5 kPa)
Óxido nitroso (N2O) 36,4 °C (309,6 K) 71,5 atm (7244,8 kPa)
Ácido sulfúrico (H2SO4) 654 °C (927,2 K) 45,4 atm (4600,2 kPa)
Xenon 16,6 °C (289,8 K) 57,6 atm (5836,3 kPa)
Litio 2950 °C (3223,2 K) 652 atm (66 064,1 kPa)
Mercurio 1476,9 °C (1750,1 K) 1720 atm (174 279,5 kPa)
Azufre 1040,85 °C (1314,0 K) 207 atm (20 974,3 kPa)
Hierro 8227 °C (8500,2 K)
Oro 6977 °C (7250,2 K) 5000 atm (506 626,4 kPa)
Aluminio 7577 °C (7850,2 K)
Agua (H2O) 373,946 °C (647,1 K) 217,7 atm (22 058,5 kPa)

Punto Crítico Líquido-Líquido en Mezclas

Archivo:LCST-UCST plot
Un gráfico del comportamiento típico de la fase de la solución de polímero que incluye dos puntos críticos: una LCST y una UCST

Las mezclas de líquidos también pueden tener puntos críticos. Esto ocurre cuando dos líquidos que normalmente no se mezclan bien (como el aceite y el agua) se vuelven una sola fase a una cierta temperatura y presión.

Existen dos tipos principales de puntos críticos líquido-líquido:

  • Temperatura Crítica Superior de la Solución (UCST): Es la temperatura más alta a la que, si enfrías la mezcla, los dos líquidos se separan.
  • Temperatura Crítica Inferior de la Solución (LCST): Es la temperatura más baja a la que, si calientas la mezcla, los dos líquidos se separan.

Véase también

Kids robot.svg En inglés: Critical point (thermodynamics) Facts for Kids

kids search engine
Punto crítico (termodinámica) para Niños. Enciclopedia Kiddle.