Diagrama de vapores

Curso de Termodinámica: IMA

Diagramas y Propiedades Termodinámicas:

7.1 Introducción:

Hasta el momento solo hemos trabajado con las ecuaciones de estado de los gases perfectos. Si bien esto es adecuado para estudiar sistemas simples, el tratar de aplicar estas ecuaciones a sistemas de mayor complejidad conduce a errores.
Lo usual es, entonces, trabajar con diagramas termodinámicos.Estos representan en forma gráfica las propiedades termodinámicas de sustancias reales.
Los diagramas más comunes que se emplean son:
• Diagrama p-V (diagrama de Clapeyron):
• Este es uno de los más comunes. Tiene las siguientes propiedades de interés: el área bajo la curva representa el trabajo sin trabajo de flujo
• En un ciclo cerrado, si el ciclo se recorre a favor de los punterosdel reloj, el trabajo intercambiado es positivo (ciclo motriz).
• Si se recorre en contra de los punteros del reloj, el trabajo intercambiado es negativo (ciclo que absorbe trabajo).
• Diagrama T-S (temperatura-entropía o Diagráma Entrópico):
• es muy empleado, pues (si las evoluciones son reversibles) el área encerrada por el ciclo o bajo la curva representa los caloresintercambiados.
• Diagrama H-S (entalpía-entropía o Diagrama de Mollier):
• También es diagrama común, pues permite representar con facilidad evoluciones reales y estudiar las variaciones de entalpía. Esto último es clave al momento de estudiar intercambios de calor y trabajo basándose en el primer principio.
Si, para un diagrama dado, se escogen las variables principales en forma adecuada, esposible deducir todas las variables termodinámicas de importancia a partir de las propiedades que aparecen en el diagrama.

En los próximos párrafos presentaremos en cierto detalle cada uno de estos diagramas.
El estudio de ellos se hará vía el análisis de lo que ocurre en centrales térmicas.

7.2 Diagramas Termodinámicos:

7.2.1 Diagrama de Clapeyron:

 
|[pic]|En este ejemplo (compresión de 1 a 2), el trabajo de compresión será el área |
| |V1-1-2-V2 si no hay trabajo de flujo y el área p1-1-2-p2 en el caso con trabajo |
| |de flujo.|
| |En ambos casos está el supuesto de compresión sin roce. |
| |En el caso de un sistema con cambio de fase la representación p-V es un poco más |
||compleja. Esta la podemos ver ilustrada en la siguiente figura. |
|[pic] |La curva de cambio de fase está en negro. Se define una campana celeste que es la|
| |zona donde se produce el cambio defase. A la izquierda (en azul) está la zona de|
| |líquido saturado y a la derecha la zona de vapor sobrecalentado (color damasco). |
| |Las líneas que aparecen son isotermas. De ellas destaca la isoterma crítica. |
||Cuando el vapor de agua está sobre esa temperatura crítica (K), por mucho que se |
| |comprima el vapor, este no condensa. Esto define la zona amarilla de Gas. |
| |También se debe tener claro que en...