fundamentos de administracion

Diagrama PVT

Diagrama PVT para el agua (caso especial).
El diagrama PVT es la representación en el espacio tridimensional Presión - Volumen específico - Temperatura de los estados posibles de un compuesto químico.
Estos estados configuran en el espacio PVT una superficie discontinua, debiéndose las discontinuidades a los cambios de estado que sufre el compuesto al variarse las condicionesde presión y temperatura, que son las variables que suelen adoptarse como independientes en los estudios y cálculos termodinámicos, principalmente por la relativa sencillez de su medida.
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 delos gases perfectos o la ley de deformación elástica para los sólidos). Existe un cuarto parámetro, n, la cantidad de sustancia, responsable de que no existan zonas prohibidas en el diagrama variando simultáneamente P, V y T.







SUSTANCIA PURA

        Es toda sustancia que tiene su composición química homogénea e invariante
Ejemplo: el agua, el nitrógeno, el oxígeno, el amoníaco ymuchos más.
La sustancia pura puede presentarse en distintas fases: sólido, líquido y gaseosa. Dependiendo de los valores de presión y temperatura una sustancia puede estar como sólido, líquido o vapor o presentarse en dos o tres fases a la vez.

















DIAGRAMAS DE ESTADO Y DIAGRAMA DE FASE

        Los diagramas de estado permiten representar los distintos cambiosde estado que experimentan las sustancias. Estos son los diagramas P-v y T-v. El diagrama de fase únicamente representa las tres fases para cualquier sustancia. Este es el diagrama P-T.


Diagrama T-v

El diagrama T-v se obtiene de la proyección de la superficie PvT (Figura 1.28) en el  plano T-v. La proyección resultante sobre un plano paralelo a los ejes T-v se muestra en la Figura 1.29. Eneste diagrama tanto las regiones de una y dos fases aparecen como áreas.






Fig. 1.28  Superficie P-v-T de una sustancia que se expande al congelarse (como el agua).


Es común que dos fases estén en equilibrio, pero en algunas condiciones las tres fases de una sustancia pura coexisten en equilibrio. En los diagramas P-v o P-T, estos estados de fase triple forman la línea triple. Losestados de una sustancia sobre la línea triple tienen la misma presión y temperatura, pero diferentes volúmenes específicos. La línea triple aparece como un punto sobre los diagramas P-T y, por tanto, suele denominarse punto triple.




Fig. 1.29  Figura T-v de una sustancia pura.


       Los estados de líquido saturado en la Figura 1.29 pueden conectarse mediante una línea, línea delíquido saturado, y los estados de vapor saturado  en la misma figura pueden conectarse mediante la línea de vapor saturado. Estas dos líneas se alcanzan en el punto crítico, formado un domo como muestra la Figura 1.29. El punto crítico  se define como el punto al cual los estados de líquido saturado  y de vapor saturado son idénticos. La temperatura, la presión y el volumen específico de unasustancia en el punto crítico se denominan, temperatura crítica Tcr , presión crítica Pcr  y volumen específico crítico vcr. Las propiedades del punto crítico del agua son Pcr=22.09 Mpa, Tcr=374.14 ºC y vcr=0.003155 m3/kg.



Diagrama P-v

El diagrama P-v se obtiene de la proyección de la superficie P-v-T (Figura 1.28) en el plano P-v (Figura 1.30). La forma general del diagrama P-v de una sustanciapura es similar al diagrama T-v, pero las líneas de T=constante sobre este diagrama presentan una tendencia hacia abajo, como muestra la Figura 1.30.        
Tanto en el diagrama T-v como en el diagrama P-v las regiones de una y dos fases aparecen como áreas. La línea de líquido saturado representa los estados de la sustancia tales que cualquier adición infinitesimal de energía a la sustancia...