Entalpía en Vapor

La termodinámica es el estudio de la energía térmica en pocas palabras la capacidad de un cuerpo para producir un cambio o generar movimiento, el cambio de fase termodinámico es una transición de estado líquido a estado gaseoso funcionando por el sistema de evaporación. El cuerpo necesita energía gracias a la tensión superficial y se aplica en cualquier temperatura, cada proceso de evaporación se presenta en estado de enfriamiento solamente en la superficie del líquido.

Cuando se transfiere energía se experimenta un cambio de fase, generalmente en los procesos de cambio se experimenta de estado líquido a estado gaseoso a través de la condensación inversamente es el proceso de ebullición. Los procesos de transferencia de calor en condiciones de ebullición y condensación generan un estado de agregación que se refiere a las fases en las que se encuentra la materia y dependen de las fuerzas de atracción entre partículas de los estados. Nuestro fin en mente es aplicar y demostrar las leyes de la termodinámica durante el cambio de fase que se experimente desarrollando un proceso de entalpía que es la cantidad termodinámica equivalente al calor interno generadora de presión o variación de energía absorbida. Cuando realizamos el proceso inverso de condensación el vapor desaparece y la presión regresa proporcionalmente al volumen del recipiente, provocando el aumento o disminución de presión y cambio de temperatura. Hemos decidido presentarlo en cuatro subtemas principales desde la comprensión de los procesos con variación de estado, además de conocer temas importantes que intervienen en cada alternativa de la termodinámica. Y finalizamos con la réplica de un pequeño prototipo que demuestra la aplicación de las leyes termodinámicas.

I N T R O D U C C I Ó N

CAMBIO D E F A S E

El cambio de fase termodinámico es una transición de estado líquido a estado gaseoso, se provoca por la disminución o aumento de presión y el cambio de temperatura.

El cambio de fase libera energía de modo que el aire circundante se calienta, y las moléculas de agua que se condensan del aire son las más lentas.

El cambio de entalpía es la cantidad de calor que se libera o absorbe cuando se genera presión en un cuerpo, la entalpía equivale a la cantidad de energía que contiene un sistema termodinámico con el trabajo mecánico aplicado al cuerpo.

Cuando hablamos de entalpía hacemos referencia al cambio de fase que agrupa los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso.

Cualquier tipo de sustancia puede presentarse en cada uno de los estados de la materia dependiendo el cambio de fase que realizen, temperatura y el límite de presión ejercida.

Cuando el proceso de entalpía se invierte ( gaseoso a líquido ) impiden que las moléculas realicen un proceso de expansión y el vapor que se genera por el proceso de evaporización desaparece regresando a la forma proporcional del recipiente. La temperatura que producen los cambios de fase depende de la presión que actúa sobre el cuerpo, los líquidos a presión atmosférica se solidifican cuando su temperatura disminuye y se evapora.

Cuando la temperatura disminuye las fuerzas de cohesión que es la fuerza de atracción que mantiene las moléculas unidas y aumentan absorbiendo o liberando energía en cambio de temperatura, en el estado gaseoso de agregación las moléculas están en estado de reposo es decir disminuye la distancia entre ellas. Carecen de volumen y forma ya que se comprenden en espacios libres donde el vapor se expande adquiriendo la forma proporcional del cuerpo o recipiente. Cada cuerpo tiene su propio calor de fusión y vaporización ya que la estructura molecular es proporcional a la diferencia de temperatura que es la que separa las temperaturas ambientales de una misma escala.

La presión en un fluido que se encuentra en reposo se define como la fuerza que actúa en la superficie de un cuerpo, los cuerpos no almacenan calor, transfieren energía interna de equilibrio térmico en condiciones con distintas temperaturas y magnitudes. El calor específico de estos procesos dependientes de la temperatura produce condensación generando el proceso inverso de vaporización que también puede llamarse sublimación inversa. En presión de vapor el líquido llega a su punto de ebullición ya que si se duplica la temperatura no es necesario el aumento de presión en el cuerpo, es decir siempre va a existir un valor fijo de presión de vapor aumentando la energía cuando las moléculas se calientan y se suministran.

Logran alcanzar velocidad y frecuencia para cambiar fase al estado gaseoso, la presión de vapor también puede adquirir el nombre de presión de saturación ambas fases de líquido y gaseoso se encuentran en equilibrio siempre manteniendo una relación inversamente proporcional.

La conductividad térmica de los cambios transmite energía de sus moléculas a la sustancia que está en el interior del recipiente y cuando mayor sea su conductividad será más efectivo el funcionamiento del conductor y si es menor se minimiza la transferencia de calor.

El equilibrio se produce cuando la superficie de la entalpía es mayor entre el líquido y el vapor interviene en el proceso de evaporación, ya que afecta el punto de equilibrio enfocado en el cambio de presión o el cambio de volumen.

Los factores que suelen afectar a los tres estados de la materia dependen de la fuerza que mantienen a las partículas del vapor unidas y cuando se ejerce la fuerza de cohesión entre ellas la alta presión tiende a separarlas facilitando su interacción.

¿Cuáles son los procesos que actúan en el cambio de fase?

Los mecanismos de transferencia de energía en interacciones representan la energía que pierde o gana el cambio de fase con las dos variables de energía que es el trabajo y calor y son las que desarrollan balance en el proceso de entalpía.

Lo que el proceso de entalpia nos dice es de la cantidad que absorbe un sistema de termodinámica donde la energía se intercambia con la presión constante por estar en contacto con el entorno que hay, donde la presión no cambia.

La entalpía puede ser utilizada para analizar distintas variaciones de energía de reacciones que implican liberar energía o tomarla.

Ley de la termodinámica se aplica en la entalpía

En la entalpía la ley que se aplica es la ley de Hess que se reacciona en entalpía estándar que habla de la suma de varios pasos que el cambio de todos los procesos es la suma de los valores de delta.

La entropía son las distintas formas en las que un método termodinámico se puede estructurar y se puede definir como el desorden de moléculas. La entalpía es la energía que está interna. La entalpía se enseña con el signo “H” y se lee como “delta” Diferencia entre Entropía y Entalpía. (2020, 24 marzo). Diferenciario. Recuperado 13 de octubre de 2022, de https://diferenciario.com/entropia-y-entalpia/

Entalpíadeformación:

Es todo lo que abarca la energía necesaria de un mol (cantidad de sustancia de moléculas) por medio de temperaturas, y una partícula de molécula sus elementos en presión.

Entalpíaencambiodefase:

Nos habla de la liberación de energía de un cuerpo cuando pasa de gas a sólido y de sólido a líquido o así.

Entalpíadevaporización:

Entalpía de formación Entalpía de vaporización Entalpía cambio de fase

Es la energía que se requiere para cambiar la temperatura de un cuerpo desde la fase líquida. Esta es la diferencia entre la entalpía entre la fase en vapor y líquida que están en la misma temperatura.

Los distintos tipos de reacciones que obtenemos son en presión constante la mayoría, aunque hay unas que pueden ser también de volumen constante La mayoría de reacciones pasan en presión atmosférica constante y volúmenes variados ya que transcurren en el aire libre.

Cuando a estas reacciones químicas le aplicamos el primer principio de la termodinámica es cuando sale la entalpía.

Primer principio de la termodinámica Es el principio que enseña la preservación de la energía e implantar que se intercambia la temperatura de un sistema.

¿Cómo se desarrolla la entropía en nuestro tema? la entropía se desarrolla en nuestro tema de una manera en la cual, por la presión que se genera dentro de la botella, hace que las moléculas se desorganicen de una manera, en la que el vapor automáticamente, desaparece de la botella, y como no hay suficiente presión, en el interior de la botella, no se purifica el alcohol que hay dentro, y por eso, regresa a la forma proporcional de el recipiente.

La entropía es un tipo de magnitud física, se encarga de poder medir el número de microestados, que pueden llegar a ser compatibles con el macro estado, otra de sus funciones básicas es poder medir los grados de organización del sistema, la razón por la que incrementa energía interna frente a un incremento de temperatura del sistema termodinámico. La entropía en sí, es una magnitud que llega a medir la relación, entre la energía calórica, y la temperatura, la entropía es esencial para el segundo principio de la termodinámica. Marcos, L. (2020, 1 octubre)

El alcohol se utiliza en la entalpía en vapor ya que evapora más rápido que el agua, el alcohol tiene partículas de presión a bajo nivel ya que tiende a ser más volátil dependiendo del porcentaje que contenga. Es por eso que cada tipo de alcohol se vaporiza a distintos ritmos a medida que aumenta o disminuye su volumen de porcentaje.

¿Qué pasa si usamos agua en vez de alcohol?

No obtendríamos vapor, ya que el alcohol se evapora al momento de cambiar de fase mientras que el agua siempre va a permanecer líquida sin generar la misma concentración. También en el proceso se desarrolla la destilación ya que cuando generamos presión se impide la entrada de oxígeno y se comienza a evaporar el calor dentro, hasta que se llegue al límite de presión la contaminación térmica es expulsada indeseablemente soltando partículas de oxígeno que impiden el proceso de entalpía.

¿Qué pasa si usamos agua en vez de alcohol?

No, ya que al mezclar distintas sustancias se pierde la efectividad del cambio de fase incluso disminuye el volumen o porcentaje que contiene el alcohol Cada vez que aplicamos alcohol en la entalpía y generamos presión reduce la porción de alcohol por el proceso de evaporización. Mientras más cantidad de alcohol, volumen del recipiente, volatilidad y porcentaje etílico tenemos, mayor será el vapor obtenido.

Entalpía en Vapor

El tercer paso es colocar el inflador con el corcho y alcohol en la botella y procedemos a inflar la botella hasta que se genere el límite de presión.

Como último paso, observamos que al momento de hacer presión se genera un cambio de fase y el proceso endotérmico . Luego al sacar el corcho sale el vapor.

Como primer paso, colocamos alcohol en spray dentro de la botella y distribuimos el alcohol por todas las paredes dentro de la botella.

Segundo paso, colocamos un corcho en el inflador para que impida el ingreso y egreso de oxígeno en la botella.

Desde nuestra perspectiva la termodinámica se desarrolla gracias a los 3 estados de la materia que se aplican en el cambio de fase, la entalpía y entropía pertenecen a los cambios que transforman la energía interna del cuerpo. Este proyecto nos muestra la interacción de cada estado con los procesos generadores de presión que confirman las leyes de la termodinámica. Nuestro equipo se destaca y diferencia ya que no utilizamos un conductor de calor para generar energía o movimiento, aplicamos dos procesos que intervienen en los tres estados de la materia con un único conductor suplente que en este caso sería el alcohol.

Anexos

Lo que podemos observar en nuestro prototipo es que al momento de generar presión con un inflador, dentro de la botella la presión generada se empezará a convertir en vapor. Este suceso se da por el proceso de entropía porque las moléculas que están dentro de la botella producen un desorden molecular, lo que hace que se desaparezcan todas las moléculas y el liquido se evapore. En este caso el alcohol( el proceso inverso ), para el proceso conductor de entalpía necesitamos cerrar la botella con el corcho ya que necesitamos impedir el ingreso y egreso de oxigeno a la botella. La presión generada dentro de la botella permite que nuestro alcohol funcione como combustible para que el vapor interno se evapore.

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