2 TERMOT SUSTANCIAS PURAS 2010 11

2_SUSTANCIAS PURAS
2.1 SUSTANCIAS PURAS Y FASES
2.2 CAMBIOS DE FASE, DIAGRAMAS
2.3 TABLAS
2.4 ECUACIONES DE ESTADO
2.5 CARTAS

SUSTANCIAS PURAS Y FASES
Sustancia pura: la que tiene una composición química uniforme
Ejemplos: sustancias con un solo tipo de moléculas o mezclas uniformes
Agua, nitrógeno, germanio, oro, dióxido de carbono, ...

Aire

Ojo con las fases en
coexistencia o la falta deuniformidad por la presencia
de campos externos
Fases: fluidas (gas y líquido) y sólida

••

¿Diferencias?

Densidad y orden

¿Otras fases?

DIAGRAMAS
p
p
•
v
•
T

T

v

NOMENCLATURA

Punto crítico

T

Liquido

(p de saturación de
la T de saturación)

•

saturado

Isobara p
T de saturación

•

•

Vapor
sobresaturado
Vapor saturado

Líquido comprimido
Mezcla saturada

Línea de
vapor
saturado

• •vg

Sólido
Línea de
líquido
saturado

v

vf

zona de vapor
sobresaturado

zona de
líquido
comprimido

zona de mezcla de líquido y vapor
saturados

Gas

Flüssig

COMPORTAMIENTO RESPECTO A LA SATURACION
T

•

p constante

•

• •
p

T constante

v
• •

p(vapor) < psat

a T fija

T(vapor) > Tsat

a p fija

V(vapor) > vg
•

a p o T fija

•

v

p(líquido) > psat

a T fija

T(líquido) < Tsat

a p fijav(líquido) < vf

a p o T fija

EL AGUA: CASO EXCEPCIONAL

T

DATOS DEL AGUA
vcr=0.003155m3/Kg

pcr=22.09 MPa

v
p=101 kPa

Tcr=374.14ºC

ptr=0.6113 kPa

T=100ºC

Ttr=0.01ºC
v=1.67m3/Kg
v=0.001044m3/Kg
v=0.0010002m3/Kg

v=0.00109m3/Kg

densidad=1gr/cm3

densidad=0.00059gr/cm3

vtr=206.14m3/Kg
densidad=4.9x10-6 gr/cm3

DIAGRAMA pT
p

fluido

•Punto crítico
Sólido

Líquido
Vapor, gas

•
Puntotriple

Curva de saturación
líquido vapor

T
Ebullición del agua con la altura
p

pcr=22.09 MPa
Tcr=374.14ºC

•
p=101 kPa

•

ptr=0.6113 kPa

T
T=100 ºC

Ttr=0.01ºC

metros

kPa

ºC

0

101,33

100,0

1000

89,55

96,3

2000

79,50

93,2

5000

54,05

83,0

10000

26,50

66,2

20000

5,53

34,5

2.3 TABLAS
¿TABLAS?

¿Para qué?

pV=nRT

→ ¿Ecuaciones de estado apropiadas?

Variables de SATURACIÓN queaparecen en las tablas

p

T constante

Para cada p y T
vf = volumen específico de liquido saturado

• •

vg = volumen específico de vapor saturado
vfg = vg - vf
uf = energía interna específica de liquido saturado

•

•

ug = energía interna específica de vapor saturado
ufg = ug - uf
v

hf = entalpía interna específica de liquido saturado
hg = entalpía interna específica de vapor saturado
hfg = hg- hf

vf

vg

uf

ug

sf = entropía interna específica de liquido saturado
sg = entropía interna específica de vapor saturado
sfg = sg - sf

hf

hg

sf

sg

p

T

v

v
Tablas de saturación para distintas temperaturas (agua)
T
ºC

p sat.
kPa

Vol. esp.
m3/Kg

Energía interna
kJ/Kg

vf

uf

ufg

ug

hf

hfg

hg

sf

sfg

sg

vg

Entalpía
kJ/Kg

Entropía
kJ/Kg K

0.01

0.6113

0.0010

206.14

02375.3

2375.3

0.01

2501.3

2501.4

0

9.1562

9.1562

5

0.8721

0.0010

147.12

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

10

1.2276

0.0010

106.38

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

15

1.7051

0.0010

77.93

62.99

2333.1

2396.1

62.99

2465.9

2528.9

0.2245

8.5569

8.7814

...

...

...

...

...

...

...

...

...

....

...

...

...

Tablas de saturación para distintaspresiones (agua)
p sat.
kPa

T
ºC

Vol. esp.
m3/Kg

Energía interna
kJ/Kg

vf

uf

ufg

ug

hf

hfg

hg

sf

sfg

sg

vg

Entalpía
kJ/Kg

Entropía
kJ/Kg K

0.6113

0.01

0.0010

206.14

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

1.0

6.98

0.0010

129.21

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

1.5

13.03

0.0010

87.98

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

2.0

17.50

0.0010

67.00xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

xxx

...

...

...

...

...

...

...

...

...

....

...

...

...

¿Y EN EL CASO DE MEZCLA SATURADA?
CALIDAD x de una mezcla saturada

masa _ vapor mg
x≡
=
masa _ total
mt

0 ≤ x ≤1

Vt = V f + Vg

vav ≡ Vt / mt

v fg = v g − v f

mt vav = m f v f + mg v g

vav = (1 − x)v f + xvg

p
T

f
• •

•
A

hav = (1 − x)h f + xhg
sav = (1 − x) s f + xs g

•
C...