ISOTERMA DE UN GAS REAL
En la figura de lado izquierdo re representa el comportamiento que tendrá un gas real cuando es sometido a cambios de presión a temperatura constante, la línea verde representa el estado gaseoso, el cual se mantendrá hasta la presión de condensación, a partir de la cual, el gas se transforma en líquido poco a poco permaneciendo la presión constante (línea roja). Finalmente una vez realizado el cambio de fase tendremos un líquido prácticamente incompresible por lo cual para lograr un pequeño cambio de volumen se necesitarán grandes cambios de presión (línea azul).

Figura 2. Isotermas de un gas real a diferentes temperaturas

 

Si se aumenta la temperatura la isoterma obtenida se recorrerá hacia arriba provocando que la zona líquido - gas sea más pequeña, por el contrario, la disminución de la temperatura generará un incremento de la zona mencionada (Figura 2). El comportamiento descrito delimita un área en forma de campana denominada zona de mezcla (línea punteada).

Como se mencionó, la zona de mezclas se va estrechando conforme se aumenta la temperatura hasta convertirse en un punto al cual se le llama Punto Crítico y al cual le corresponderán un volumen, temperatura y presión críticas (Vc, Tc y Pc).

 

Figura 3. Zona de Continuidad de Estados

 

Por arriba de este punto se tiene un estado de agregación en el cual no hay distinción entre líquido y gas, por lo cual se le conoce como Zona de Estados Continuos o Supercrítica (figura 3 líneas negras).

Los fluidos que se encuentran en la zona de estados continuos presentan una presión tan alta que las partículas que los constituyen se encuentran muy cercanas una con otra. No obstante su temperatura es tan elevada que la magnitud de las fuerzas de atracción de los átomos o moléculas no es suficiente para provocar la condensación ya que la energía cinética molecular es muy elevada.

Los fluidos supercríticos por lo tanto, no se pueden licuar, presentan densidades semejantes a los de los líquidos, además al presentar viscosidades semejantes a las de un gas su capacidad de penetrar una matriz sólida es alta. Todo esto los convierte en excelentes disolventes industriales para los procesos de lixiviación.

A lo anterior debe añadirse que basta con cambios en la presión y/o temperatura de trabajo para modificar las propiedades del fluido supercrítico. De la misma manera la separación del disolvente y el soluto extraído se realiza simplemente transformándolo en gas por la modificación de los parámetros de trabajo.

Figura 4. Isoterma de un gas real de acuerdo a la ecuación de van der Waals

 

Tal como se estableció en la página anterior la ecuación de van der Waals representa una mejora en la comprensión de los gases reales. Al darle valores de presión y calcular a partir de ella los volúmenes se obtiene una gráfica como la mostrada en la Figura 4. En ella se presentan modificaciones en la zona de mezclas, como se puede observar entre los puntos "A" y "B" se predice la continuación de la fase líquida, mientras que entre los puntos "C" y "D" se da una prolongación del estado gaseoso. Tanto el líquido como el gas antes mencionados corresponden a equilibrios metaestables, es decir sistemas en equilibrio con un alto contenido energético lo cual les produce inestabilidad, por lo cual cualquier perturbación provocará la liberación de la energía en exceso y el paso al estado estable correspondiente (línea roja).

Entre los puntos "C" y "D" se predice un equilibrio imposible.