ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

TERMODINÁMICA II

SUPERFICIES TERMODINÁMICAS

Para una sustancia de trabajo, un estado termodinámico queda definido por dos

propiedades termodinámicas intensivas e independientes, las

propiedades termodinámicas que son más fáciles de

establecer por medición directa son la presión, la temperatura

y el volumen. Si se obtienen estos datos, los podemos

relacionar en un diagrama tridimensional (P, v, T), el cual

genera una superficie a la que se conoce como Superficie

Termodinámica.

Las superficies termodinámicas son una relación entre presión (P), volumen (v) y temperatura

(T), que nos genera una superficie en la cual se puede distinguir las distintas fases de la

materia y los procesos con cambio de fase. Aquí se puede distinguir claramente la fase sólida,

sólido-líquido, líquido, líquido-vapor (zona de vapor húmedo), gas y sólido-vapor (zona de

sublimación), además se aprecia la línea triple (coexisten los 3 estados) y el punto crítico (k).

Para obtener una superficie termodinámica debemos suministrar energía a nuestra sustancia

de trabajo para observar como varían sus propiedades dándonos así una curva en un diagrama

bidimensional (P-v, P-T), y una superficie en un diagrama tridimensional (P, v, T) o superficie

termodinámica.

La ventaja más clara de esta representación, es la posibilidad de observar cómo interactúan

entre si las propiedades de presión, temperatura y volumen en una sustancia de trabajo y

además es la mejor manera de recopilar una gran cantidad de datos que nos brindan estas

interacciones.

(a) Representación de una Superficie

Termodinámica

(b) Proyección bidimensional del plano P-T, ilustra

el comportamiento de una sustancia a volumen

constante.

(c) Proyección bidimensional del plano T-v, ilustra

el comportamiento de una sustancia a presión

constante.

(d) Proyección bidimensional del plano P-v, ilustra

el comportamiento de una sustancia a

temperatura constante.

Una de las desventajas es que no se puede apreciar con claridad los datos mostrados en esta

tabla ya que al ser un diagrama tridimensional no tiene una escala real sobre un papel, pero

para eso se extrae una vista, puede ser lateral, frontal o superior, según más convenga para

obtener diagramas bidimensionales de las propiedades termodinámicas presentes. Estos

diagramas bidimensionales nos muestran en mejor detalle los valores de las propiedades

termodinámicas y además al ser representaciones planas, se las puede manejar sobre un

papel.

A las Superficies Termodinámicas se las utiliza como almacenamiento de datos de las distintas

sustancias de trabajo, existen Superficies Termodinámicas tanto para sustancias que se dilatan

al solidificarse como para sustancias que se expanden al solidificarse como es el caso del agua.

Conclusión:

Las Superficies Termodinámicas están formadas por infinidad de Estados Termodinámicos que

son cada uno de los puntos (P, v, T) que van sobre una Superficie Termodinámica que se

encuentra en un diagrama de fase en cuyos ejes coordenados se ubican tres diferentes

propiedades intensivas e independientes: presión, volumen y temperatura (P, v, T). Las

proyecciones de estas superficies nos brindan datos más legibles, en los cuales se puede

distinguir de mejor manera las diferentes fases de la sustancia de trabajo, el punto crítico (k),

la zona de mezcla, etc. Al ser proyecciones bidimensionales (P-v, T-v, P-T), una de las

propiedades no involucradas se la considera como constante.

Bibliografía:

I. MARTINEZ Termodinámica del cambio de fase e interfaces [en línea]

<http://webserver.dmt.upm.es/~isidoro/bk3/c06/Termodinamica%20del%20cambio%20de%2

0fase%20e%20interfases.pdf > [15 de Octubre de 2014].

CESAR A. FALCONI COSSIO Ecuación de estado del gas ideal [en línea]

<http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/curzoz/termodinamica___sesion_n%BA_

5_docx.pdf > [18 de Octubre de 2014].