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La condición del punto triple para la sublimación

1880
  • Josiah Willard Gibbs
Aparato de laboratorio que demuestra la sublimación y las transiciones de fase en termodinámica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Sublimation, the direct phase transition from solid to gas, occurs at temperatures and pressures below a substance’s punto triple. The triple point is the unique termodinámica estado en el que las fases sólida, líquida y gaseosa pueden coexistir en equilibrio. En un diagrama de fases, la curva de sublimación separa las fases sólida y gaseosa, se origina en el origen y termina en el punto triple.

The concept of the punto triple is a cornerstone of thermodynamics, formally described by Josiah Willard Gibbs’ phase rule. The phase rule, [latex]F = C – P + 2[/latex], relates the number of degrees of freedom (F) of a system to the number of components (C) and the number of phases (P) in equilibrium. For a pure substance (C=1), if three phases coexist (P=3), the number of degrees of freedom is F = 1 – 3 + 2 = 0. This means the state is invariant; it can only exist at a single, specific combination of temperature and pressure, which is the triple point.

El diagrama de fases de una sustancia representa gráficamente las condiciones bajo las cuales sus diferentes fases son estables. Generalmente, es un gráfico de presión versus temperatura. El diagrama se divide en regiones sólida, líquida y gaseosa según los límites de fase. La línea que separa las regiones sólida y gaseosa es la curva de sublimación. Cualquier punto de esta línea representa un estado donde las fases sólida y gaseosa están en equilibrio. Si se parte de la región de la fase sólida y se reduce la presión a temperatura constante, al cruzar esta línea se inducirá la sublimación. De igual manera, calentar un sólido a una presión constante inferior a la presión del punto triple también provocará su sublima. En el caso del agua, el punto triple se encuentra a 0,01 °C (273,16 K) y una presión de 611,657 Pa. Cualquier presión inferior a este valor provocará que el hielo se sublime directamente en vapor de agua al calentarse, evitando por completo la fase líquida. Este principio es fundamental en procesos como la liofilización, donde se aplica baja presión a materiales congelados para eliminar el contenido de agua de forma eficiente sin los efectos perjudiciales del calor elevado.

UNESCO Nomenclature: 2210
- Termodinámica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Estudios sobre los estados de la materia de Antoine Lavoisier
  • desarrollo de la teoría cinética de los gases por clausius y maxwell
  • formulación de las leyes de la termodinámica
  • early observations of phase changes, such as the boiling of water and melting of ice

Aplicaciones

  • freeze-drying (liofilización) of food and pharmaceuticals
  • Comprender la formación de la cola de los cometas en el vacío del espacio
  • formación de escarcha (deposición)
  • Purificación de compuestos químicos mediante sublimación al vacío
  • fabricación de hielo seco

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Sistemas de purificación de agua in situ para entornos áridos mediante sublimación al vacío con energía solar
  • advanced material revestimiento techniques using controlled sublimation-deposition in microgravity
  • Materiales autocurativos con agentes sublimantes incorporados que se vaporizan para rellenar microfisuras.
  • Sistemas de refrigeración basados ​​en sublimación para electrónica de alta potencia en aplicaciones espaciales
  • Sistemas de administración de fármacos dirigidos donde un fármaco sólido se sublima a temperatura corporal en un órgano específico.
  • Creación de aerogeles ultraporosos mediante la sublimación de un disolvente congelado a partir de una matriz de gel.
  • Terraformación planetaria mediante la sublimación de los casquetes polares de Marte utilizando energía solar enfocada
  • Técnicas forenses para recuperar huellas dactilares latentes de superficies delicadas mediante la sublimación de un compuesto marcador.
  • Impresión 3D de estructuras complejas de baja densidad utilizando materiales de soporte sublimables
  • Instalaciones artísticas con esculturas efímeras hechas de materiales que se subliman lentamente.
Relacionado con: sublimación, punto triple, diagrama de fases, transición de fases, termodinámica, presión, temperatura, regla de Gibbs de las fases, sólido, gas.

Contexto histórico

La condición del punto triple para la sublimación

1870
1873
1877
1880
1882-01-01
1883
1884
1869
1871
1876
1877
1880
1882-01-01
1884
1885

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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