Notas de clase termodinmica rquijano

Universidad Nacional de Colombia

TERMODINAMICA GENERAL

Tema 6. Sustancias Puras, cambio de fase, entalpa.

Notas de clase.

Sustancias PurasUna sustancia es la que tiene una composicin qumica

fija en cualquier parte de su contenido. (agua, helio,nitrgeno, mezcla de gases - aire. etc)

FASES de una sustancia Pura: Solida, liquida, gaseosa.

Slida: las molculas se encuentran en posicin rgida.

lquida: El espaciamiento molecular no estn en posiciones fijas y pueden girary trasladarse libremente.

Gaseosa: Las molculas estn bastante apartadas, se mueven al azar concolisiones continuas entre si y contra las paredes del recipiente que las contiene.

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Cambio de fase

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Cambio de fase Si se considera un cilindro mbolo con agua lquida. 20C y 1 atm.

Lquido Comprimido o Liquido subenfriado. En estascondiciones el agua existe en fase lquida y se denominalquido comprimido o subenfriado. No esta a punto deevaporarse

Lquido Saturado. con temperatura a 100C y 1atm, eneste punto todava permanece lquida. Cualquier adicin decalor hace que se evaporice algo de agua. Un lquido que estaapunto de evaporarse se llama lquido saturado.

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Cambio de fase

En el estado 3 temperatura a 100C , y una 1atm.

Vapor Saturado Liquido Saturado. Casi a la mitad de la lneade evaporacin, el cilindro contiene cantidades iguales de lquido yvapor.

En el estado 4 temperatura se mantiene a 100C , y una 1atm

Vapor hmedo o mezcla saturado de lquido - vaporDebido a que estos estado las fases lquida y vapor coexisten enequilibrio. (estado 2 y 4).

Un vapor que esta a punto de condensarse se llama vaporsaturado.

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Vapor sobre calentado

En el estado 5 Un cilindro mbolo con agua vapor a 300C y 1 atm

Vapor sobrecalentado. El vapor que no esta a punto decondensarse, es decir no es vapor saturado, se denomina vaporsobrecalentado

Una vez completado, el proceso de cambio de fase termina y sealcanza una regin de una sola fase( vapor).

.

En termodinmica, tanto el vapor de agua como el agua liquidasignifica una sola cosa, HO.

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Temperatura de saturacin

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Temperatura de saturacin y Presin de saturacin.

La temperatura a la cual comienza a hervir el agua depende de la presin;en consecuencia, si la presin es constante, sucede lo mismo con latemperatura de ebullicin.

A una determinada presin, la temperatura a la que una sustancia puracambia de fase se llama temperatura de saturacin. Tsat

A una determinada temperatura, la presin a la que una sustancia puracambia de fase se llama presin de saturacin P sat.

Para fundir un slido o vaporizar un lquido se requiere de gran cantidadde energa.

La cantidad de energa que es absorbida o liberada, en un proceso decambio de fase se llama calor latente

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Presin de saturacin.

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Curva de saturacin Liquido Vapor sustancia pura (valores agua)

DIAGRAMAS DE PROPIEDADES DE CAMBIO DE FASE

Punto crtico, es el punto en el que los estados de lquido saturado y de vapor saturado sonidnticos.

La temperatura critica Tcr. , la presin critica Pcr. , y el volumen especfico critico vcr.

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Diagrama T v de proceso de cambio de fase a presin Cte, sustancia pura.

Diagrama T - v

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Diagrama P - v

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Diagrama P vsustancia que se contrae al congelarse

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Diagrama P v sustancia que se expande al congelarse

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Lnea triple: Tienen la misma presin y temperatura, pero diferente volmenes especficos.

Diagrama de fases P - T

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Superficie P v Tsustancia que se contrae al congelarse

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Superficie P v Tsustancia que se expande al congelarse

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Entalpa hEntalpa: la propiedad del uso de la entalpa se debe al Richard Mollier,quien reconoci la importancia del grupo u + Pv

(en turbinas de vapor y propiedades de vapor- diagrama de Mollier)

Mollier se refiri al grupo u +Pv, como contenido de calor y calor total.

h = u + Pv kJ/kg ; H = U+PV kJentalpa especifica Entalpa Total

h f = entalpa del lquido saturado.

h g = entalpa del vapor saturado.

hf g = diferencia entre hg y hf hf g = hg -h f

h f g = entalpa de vaporizacin, cantidad de energa necesaria para evaporar una masaunitaria de lquido saturado a T o P determinada.

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Entalpa hMollier se refiri al grupo u +Pv, como contenido de calor y calortotal. (presin y volumen)

h = u + Pv kJ/kg;entalpa especifica

H = U+PV kJEntalpa Total

m =

m= masa total

V= volumen totalV = volumen especifico

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1.Estados Lquido Saturado y vapor Saturado

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Las propiedades del lquido saturado y vapor saturado, se presenta enlas tablas de vapor una con la temperatura y otra con la presin.

Los subndices f para liquido saturado y g para vapor saturado s

V f = volumen especifico del lquido saturado.

V g = volumen especifico del vapor saturado.

Vf g = diferencia entre Vg y Vf Vf g = Vg -V f

Tablas de Propiedades

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Ejercicios

1. Un recipiente rgido contiene 50 kg de agualiquida saturada a 90 C. Determine la presin yel volumen en el recipiente.

2. Un dispositivo de cilindro mbolo contiene 2ft de vapor de agua saturado a 50 psia depresin. Determine la temperatura y la masa devapor dentro del cilindro.

3. Una masa de 200 gramos de agua liquidasaturada se evapora por completo a unapresin constante de 100 kPa. Determine a)cambio de volumen, b) la cantidad de energatransferida al agua.

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