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patricio2001
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Esta presentacion muestra las caracteristicas de las sustancias puras a nivel termodinamico y relacionado con sus propiedades
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OBJETIVOS1.Introducir el concepto de sustancia pura
2.Discutir la física de los procesos de cambio defase.
3.Ilustrar los diagramas de propiedades P-v, T-v,y el P-T y superficies PvT de sustancias puras.
4.Demostrar los procedimientos para ladeterminación de propiedades termodinámicasde sustancias puras a partir de tablas de datosde la propiedad.(Definir un estado)
TERMODINAMICA
Sustancia pura
Una sustancia pura tiene composicionquimica homogenea e invariable y puedetener mas de una fase (ejemplo el agua)
Fase
• La materia se puede presentar en diferentes estados de agregación
• Solida• Liquida• Gaseosa o Vapor• O simultáneamente en dos fases, Por ejemplo liquido vapor caso de ebullicion del agua
TERMODINAMICALas sustancias reales tales como el cambio de fase desde la fase liquida a la fase vapor para el agua no puede ser tratada como un gas ideal.
La relacion entre la presion, volumen especificoy temperatura o ecuacion de estado es muycomplicada. Por lo que la las propiedades estandadas en forma de TABLA.
TERMODINAMICA
Las figuras muestra que la sustancia puedeexistir como solida, liquida o vapor. Tambienesas figuras muestran que la sustancia puedeexistir como una mezcla de dos fases durante elcambio de fases solido vapor,‐ solido‐vapor,solido.liquido y liquido vapor.‐
El agua puede existir en la region de liquidocomprimido, existe en la region saturada dondeel liquido y el vapor saturado estan en equilibrioy vapor sobrecalentado
TERMODINAMICAConsidere el resultado del calentamiento deagua 20°C, 1 atm a presion constante . Si secoloca agua en un cilindro piston
TERMODINAMICA
La temperatura y el volumen especifico seincrementara desde liquido comprimido o liquidosubenfriado hasta el estado 2 de liquido saturado.
En la region de liquido subenfriado. Laspropiedades del liquido son aproximadas igual alas propiedades del liquido saturado a latemperatura
.
TERMODINAMICA
Proceso 2 3‐
En el estado 2 el liquido ha alcanzado la temperatura comienzaa ebullir. Se llama TEMPERATURADE EBULLICION, y sedice que existe LIQUIDO SATURADO. Las propiedades del
estado se denotan como vf y v2=vf. Durante el cambio de fasela temperatura y la presion permanece constante
En el estado 3 la fase de liquido y vapor estan en equilibrio y elpunto en la linea de estado 2 y 3 tiene la misma temperatura y
presion
Escala de temperatura de 1990, ITS 90, agua ebulle a 99.975‐ °C ≅ 100°C cuando la presion es 1 atm o 101.325 kPa :
TERMODINAMICAProceso 3 4 ‐
En el estado 4 existe vapor saturado y la vaporisaciones completa. El subcripto g siempre denota estado de
vapor saturado. v4=vg
TERMODINAMICA
Las propiedades termodinamicas a lascondiciones de liquido saturado y vaporsaturado estan tabuladas. En la region desaturacion la temperatura la temperatura y lapresion son propiedades dependientes, Si unoes conocido el otro es conocidoautomaticamente
TERMODINAMICASi aumenta el calentamiento a presion
constante continua, la temperatura comienza a incrementarse por encima de la temperaturade saturacion. El estado 5 se denomina vapor sobrelentado T5>T saturacion para la presion
y el vapor no se condensa
Las propiedades para el vapor sobrecalentadoestan tabuladas
TERMODINAMICA
Si todas las lineas de estados de saturacion son conectadas se establece la linea de vapor
saturado. Estas lineas se interceptan en el punto critico y forman el domo del vapor. La region entre la linea de liquido saturado y vapor
saturado se denomina zona de mezcla liquido saturado, region saturada o region bifasica.
TERMODINAMICA
La region a la izquierda de la region bifasica y por debajo del punto critico se denomina region de liquido comprimido.La
region a la derecha de la region bifasica y por debajo del punto critico se denomina region sobrecalentada
A temperaturas y presiones por encima del punto critico la transicion de fase desde liquido a vapor no es discreta.
TERMODINAMICATablas de Propiedades
En adicion a la temperatura, presion y volumenespecifico las tablas contienen la energiaespecifica interna (u) la entalpia especifica (h) yla entropia especifica (s). La entalpia especificaes un agrupamiento conveniente de la energiainterna especifica, presion y volumen especifico
h = u+ Pv
Especifica o Por unidad de masa
TERMODINAMICALa entalpia es util para analizar los procesos deenergia que fluye desde y hacia un volumen decontrol.La entalpia tiene unidades de energia por unidadde masa, kJ/kg.
La entropia s es una propiedad definida por lasegunda ley de la termodinamica y estarelacionada con la transferencia de calor a unsistema dividida por la temperatura del sistema.Las unidades de entropia son energia divida entretemperatura
TempTemp.,SatSat.Specificvolume,volumeInternalenergy,energy3
T°CPress.,m/kgkJ/kgPkPasat
Sat.liquid,Sat.Sat.Evap.,Sat.vvapor,liquid,uvapor,ffg
vuugfg
EnthalpyEnthalpy,EntropyEntropy,kJ/kgkJ/kg⋅KSat.Evap.,Sat.Sat.Evap.,Sat.liquid,hvapor,liquid,svapor,fgfg
hhssfgfg
0.010.61170.001000206.000.002374.92374.9 0.002500.92500.90.00009.15569.1556
50.8725087250.0010000001000147147.03032121.020223602360.8823812381.88 2121.020224892489.1125102510.110.0763007638.9487894879.024990249
101.2280.001000106.3242.022346.62388.7 42.022477.22519.20.15118.74888.8999
151.7060.00100177.88562.982332.52395.5 62.982465.42528.30.22458.55598.7803
202.3390.00100257.76283.912318.42402.3 83.912453.52537.40.29658.36968.6661
253.1700.00100343.340104.832304.32409.1 104.832441.72546.50.36728.18958.5567
304.2470.00100432.879125.732290.22415.9 125.742429.82555.60.43688.01528.4520
355.6290.00100625.205146.632276.02422.7 146.642417.92564.60.50517.84668.3517
407.3850.00100819.515167.532261.92429.4 167.532406.02573.50.57247.68328.2556
459.5950.00101015.251188.432247.72436.1 188.442394.02582.40.63867.52478.1633
501212.35350.00101200010121212.026026209209.333322332233.4424422442.77 209209.343423822382.0025912591.330.7038070387.3710737108.074880748
TERMODINAMICA
Continua…….
TERMODINAMICALa presion de saturacionEs la presion a la cual el liquido y el vapor estan enequilibrio a una temperatura dadaLa temperatura de saturacionEs la temperatura a la cual el liquido y el vapor estan en equilibrio a una presion dadaEl subscripto fg usado en las Tablas se refiere a ladiferencia del valor entre vapor saturado y liquidosaturado.
fufg = ug −u
hfg = hg −hf
sfg = sg − sf
TERMODINAMICA
La cantidad hfg es llamada entalpia de vaporizacion o calor latente de vaporizacion.
Representa la cantidad de energia necesaria para vaporizar una unidad de masa de liquido saturado
a una temperatura y una presion dada. Este decrese al aumentar la presion y comienza a ser
cero en el punto critico
TERMODINAMICA
Titulo (x) y la zona de mezcla
El estado 3 es una mezcla de liquido saturado y vapor saturado como localizarlo en un grafico y como asignarle las propiedades. Para ello se
utiliza una nueva propiedad , la calidad o titulo (x)
TERMODINAMICA
• El agua sobrecalentada
Una sustancia se dice que está sobrecalentado si la temperatura determinada es mayor que la temperatura de saturación para la presión dada.
En la Tabla de agua sobrecalentada, T y P son las propiedades independientes.
Termodinamica
• agua líquida comprimida
Una sustancia se dice que es un líquido comprimido cuando la presión es mayor que la presión de saturación para la temperatura
Tabla termodinamica
• Explicacion de las tablas termodinamicas para el agua
TABLATERMODINAMICA VAPOR saturado.pdf
TABLATERMODINAMICA VAPOR sobrecalentado.pdf
Ejemplos1. Un recipiente rígido contiene 50 Kg de liquido saturado a 90
ºC. Determine la presión en el recipiente y el volumen del mismo
2. Una masa de 200 gramos de agua liquida se evapora por completo a presion constante de 100 Kpa. Determine a) El cambio de volumen
3. Un recipiente rígido contiene 10 Kg de agua a 90 ºC. Si 8 Kg del agua están en forma liquida y el resto de vapor determine:
••
A) La presión en el recipienteB) Volumen del recipiente