Q8.6. Gases reales y propiedades de fluidos
Los gases reales se apartan del modelo ideal por volumen molecular y fuerzas intermoleculares. Esas desviaciones se vuelven visibles a alta presión, baja temperatura y cerca de la condensación.
Objetivos de aprendizaje
- Usar factor de compresibilidad Z.
- Interpretar desviaciones por atracción y repulsión.
- Aplicar la ecuación de van der Waals con criterio.
- Reconocer estados críticos y fluidos supercríticos.
Mapa del capítulo
Desviación de idealidad
El gas ideal cumple PV = nRT y supone partículas puntuales sin atracciones. En gases reales, Z = PV/(nRT) mide desviación. Si Z < 1, predominan atracciones que reducen presión observada; si Z > 1, predominan repulsiones y volumen excluido. A presión muy baja, Z tiende a 1.
van der Waals
La ecuación (P + a n2/V2)(V - nb) = nRT corrige presión por atracciones y volumen por tamaño molecular. El parámetro a aumenta con fuerzas atractivas; b se relaciona con volumen excluido. No es exacta universalmente, pero enseña por qué la idealidad falla y permite describir cualitativamente licuefacción.
Temperatura de Boyle y virial
La ecuación virial expresa Z como serie en presión o densidad. El segundo coeficiente virial resume desviaciones iniciales y depende de temperatura. En la temperatura de Boyle, las desviaciones atractivas y repulsivas se compensan en primera aproximación, de modo que el gas se comporta ideal en un rango más amplio.
Punto crítico y fluidos
Por encima de la temperatura crítica no se puede licuar un gas solo aumentando presión. En el punto crítico, líquido y vapor se vuelven indistinguibles. Un fluido supercrítico combina densidad alta con capacidad de difusión apreciable, útil en extracción y procesos industriales.
Ejemplo trabajado de lectura fisicoquímica
CO2 supercrítico se usa como solvente de extracción porque por encima de su punto crítico tiene densidad similar a líquido y transporte más parecido a gas.
Errores frecuentes y cómo evitarlos
| Error | Corrección conceptual |
|---|---|
| Usar gas ideal a cualquier presión | La idealidad mejora a baja presión y alta temperatura. |
| Interpretar Z sin referencia | Z menor o mayor que 1 indica predominio de atracciones o repulsiones. |
| Tomar van der Waals como exacta | Es modelo mejorado, no descripción perfecta. |
Autoevaluación
- Calcula Z y decide si hay desviación.
- Explica el significado de a y b.
- ¿Qué es un fluido supercrítico?