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1AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
TEMA Nº 2: SUSTANCIAS PURASUNEFM
IngenieríaIngenieríaPUNTO FIJO, JUNIO DE 2008
UNIDAD CURRICULAR:TERMODINÁMICA
TEMA 2: SUSTANCIAS PURASTEMA 2: SUSTANCIAS PURAS
Prof. : Ing. Johanna M, Krijnen RomeroProf. : Ing. Johanna M, Krijnen Romero
UNEFMIngenieríaIngeniería
2AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
TEMA Nº 2: SUSTANCIAS PURASUNEFM
IngenieríaIngeniería
PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS
SUSTANCIA PURA:Aquellas que conservan una composición fija e
invariable y cuyas propiedades físicas y químicas son siempre las mismas.
Ejemplo: Agua, Nitrógeno, helio y Dióxido de carbono
NO tiene que ser de un solo elemento químico o compuesto. Ejemplo el AIRE
Una mezcla de dos o más fases de una misma sustancia pura sigue siendo
sustancia pura siempre que la composición química de las fases sea la misma.
3AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
TEMA Nº 2: SUSTANCIAS PURASUNEFM
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FASES DE LAS SUSTANCIAS PURAS
Sólido Líquido Gaseoso
4AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
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PROCESOS DE CAMBIO DE FASES DE LAS SUSTANCIAS PURAS
5AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
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PROCESOS DE CAMBIO DE ESTADO
LIQ COMPRIMIDO LIQ SATURADO MEZCLAVAPOR SATURADO
VAPORSOBRECALENTADO
6AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
TEMA Nº 2: SUSTANCIAS PURASUNEFM
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DIAGRAMAS DE FASE
DIAGRAMA P-T
En TERMODINÁMICA se denomina diagrama de fase o diagrama de cambio de estado a la representación gráfica de las fronteras entre diferentes ESTADOS DE LA MATERIA, generalmente en función de la PRESIÓN y la TEMPERATURA.
7AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
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DIAGRAMAS TERMODINÁMICOS
El diagrama PVT es la representación en el espacio tridimensional Presión - Volumen específico - Temperatura de los estados posibles de un compuesto químico.Las superficies delimitan las zonas de existencia de la fase sólida, la fase líquida y la fase gaseosa.Nótese que para una fase dada P, V y T están relacionados por la ecuación de estado (tal como la ecuación de los gases perfectos o la ley de deformación elástica para los sólidos).
DIAGRAMA PVT
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DIAGRAMA TERMODINÁMICO
DIAGRAMA TEMP VOLUMEN ESPECÍFICO
9AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
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DIAGRAMA TERMODINÁMICO
DIAGRAMA PRESIÓN VOLUMEN ESPECÍFICO
10AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
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MEZCLA SATURADA LIQUIDO VAPOR
total
vaporsat
masa
masaxCalidad
Calculo de propiedades en mezcla.
mt
mfx )1( Humedad
)( fgfmezcla vvxvv
)( fgfmezcla vvxvv
11AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
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TABLAS DE VAPOR
Tabla de saturación para el agua.
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TABLAS DE VAPOR
Tabla de agua sobrecalentada.
13AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
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INTERPOLACIÓN
Y X
Y1 X1
Y X
Y2 X2
X1 X
X2
Y
2
Y
Y
1
1112
12 )( YXXXX
YYY
a´a´c´ac
abb´x
O expresada de otra manera
TEMPERATURA PRESIÓN (a) 290 F--------------------------> 57.53 PSIA ( a’ )(b) 295 F--------------------------> X ( b’ )
(c) 300 F -------------------------> 66.98 PSIA ( c’ )
X = b’ = [ ( b - a ) / ( c-a ) ] . ( c’- a’ ) + a’.
X =[ ( 295 - 290 ) / ( 300 -290 ) ] . ( 66.98 - 57.53 ) + 57.53 = 62.255 PSIA
14AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
TEMA Nº 2: SUSTANCIAS PURASUNEFM
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DETERMINACIÓN DE ESTADO
Liquido Comprimido1) Tsist < Tsat
2) Psist > Psat
3) sist < f
4) hsist< hf
5) usist < uf
6) Ssist < Sf
Estados de Saturación1) sist > f y sist < g
f < sist < g (mezcla)
2) hsis > hf y hsist < hg
hf < hsist < hg (mezcla)
3) usis > ut y usist < ug
uf < usist < ug (mezcla)
4) ssist > sf y ssist < sg
sf < ssist < sg (mezcla)
5) Psist = Psat y Tsist=Tsat
(Estado de saturación indefinido)
6) Psist = Psat y sist=g
(Vapor saturado)7) Tsist = Tsat y sist = g
(Vapor saturado)8) Psist = Psat y sist = f
(Líquido saturado)9) Tsist = Tsat y sist = f
(Líquido saturado)
Vapor Sobrecalentado1) Tsist > Tsat
2) Psist < Psat
3) sist > g
4) hsist > hg
5) usist > ug
6) Ssist > sg
15AREA DE CONOCIMIENTO:AREA DE CONOCIMIENTO: TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
TEMA Nº 2: SUSTANCIAS PURASUNEFM
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DETERMINACIÓN DE ESTADO
Determine los datos requeridos del agua para las siguientes condiciones:•La presión y el volumen específico de líquido saturado a 150ºF.•La temperatura y la entalpía del vapor saturado a 80ºF•El volumen específico y la energía interna a 140 psia y 500 ºF•La temperatura y el volumen específico a 100 psia y una calidad de 80 %.•El volumen específico y la entalpía a 100 ºF y 1500 psia.•La presión y la entalpía específica a 300ºF y 70% de calidad.•La temperatura y la energía interna específica a 200 psia y una entalpía de 1268,8 Btu/lbm•La calidad de un volumen específico a 370 ºF y una entalpía de 770 Btu/Lbm•Energía interna y el volumen específico a 240 ºF y una entalpía de 1160,7 Btu/Lbm•La presión y la entalpía a 500ºF y una energía interna de 1171,7 Btu/Lbm•La temperatura y el volumen específico a 2000psia y una entalpía de 73,3 Btu/Lbm