Conceptos Clave en Termodinámica: Fases, Equilibrio y Transformaciones

Conceptos Fundamentales en Termodinámica

Fase

Cualquier porción del sistema, físicamente homogénea consigo misma y separada por una superficie mecánicamente separable de otras porciones.

Componentes

El menor número de variables individuales independientes (vapor, líquido o sólido) por medio de los cuales la composición del sistema puede expresarse cuantitativamente.

Varianza del Sistema (Grados de Libertad)

Es la aplicación de la regla de fase al tipo de sistemas bajo consideración. La variable independiente condiciona cuáles factores se consideran; usualmente son temperatura, presión y concentración. El número de esas variables, las cuales se fijan de manera arbitraria para definir completamente el sistema, se llama varianza o grados de libertad del sistema.

Equilibrio

Se dice que el equilibrio existe en cualquier sistema cuando las fases del mismo no conducen a ningún cambio en las propiedades con el paso del tiempo y permite que las fases tengan las mismas propiedades cuando se tienen las mismas condiciones con respecto a las variantes que se han alcanzado por procedimientos diferentes.

Equilibrio Heterogéneo

Un sistema es heterogéneo y está en equilibrio heterogéneo cuando consta de dos o más porciones homogéneas (fases) en equilibrio entre ellas.

Equilibrio Homogéneo

Un sistema es homogéneo y está en equilibrio homogéneo cuando consta de una fase y todos los procesos o reacciones que ocurren al interior están en equilibrio reversible.

Punto de Fusión Congruente

La temperatura a la cual un sólido cambia a un líquido a la presión especificada, en la cual la fase líquida tiene la misma composición que la fase sólida.

Punto de Fusión Incongruente

La temperatura a la cual una fase sólida cambia a una segunda fase sólida más un líquido, ambos de diferente composición que el sólido original.

Solución Sólida

Es una fase cristalina simple la cual puede variar en composición con límites finitos sin tener la apariencia de una fase adicional.

Polimorfismo

La propiedad que poseen algunas sustancias de existir en más de una forma cristalina, todas las formas con igual composición química, pero con diferente estructura cristalina y propiedades físicas e idéntico comportamiento en las fases líquida o gaseosa, en la fusión o evaporización.

Punto de Inversión

La temperatura a la cual una forma polimórfica de una sustancia cambia a otra bajo condiciones invariantes.

Metaestable

Se dice que una forma polimórfica es metaestable cuando existe un equilibrio con vapor en el rango de temperaturas en el cual otra forma polimórfica de menor presión de vapor está en equilibrio con el mismo vapor. Metaestabilidad no debe confundirse con inestabilidad, la cual infiere que una forma polimórfica puede existir a una temperatura por encima o por debajo de su temperatura de transición debido a la velocidad de inversión.