Materia

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Procesos Industriales

TERMODINÁMICA

I

TAREA 5. PROPIEDADES SUSTANCIAS PURAS

1. Lea el texto en relación a las propiedades de sustancias puras y Elabore un cuadro resumen de este. 2. Elija dos gráficas e interprételas (excepto la figura 2 temperatura versus volumen especifico). 3. Identifique y explique 10 términos comunes utilizados enel texto.

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Propiedades de las sustancias puras.
Una sustancia pura es aquella que tiene solamente una composición química (homogénea) y esta es invariable. Ejemplos: Agua H2O. Aire. Nitrógeno N2 Helio He Dióxido de carbono CO2 Amoniaco NH3 Dióxido de Nitrógeno NO2 Monóxido de carbono CO Una sustancia pura no tiene queestar conformada por un solo elemento o compuesto químico, una mezcla de estos también califica como una sustancia pura ejemplo: Una sola fase Aire (mezcla de varios gases) 2 fases hielo Agua Gasolina (mezcla homogénea – sustancia pura) C8H18 Una mezcla de agua y aceite no es una sustancia pura. Fases de una sustancia pura El término Fase se refiere a una cantidad de materia la cual es homogénea tantoen composición química como en estructura. Homogeneidad en estructura significa que es toda sólida, toda liquida o todo vapor (o todo gas). Las sustancias existen en fases diferentes, por ejemplo a temperatura y presión ambiente el cobre es sólido, el mercurio es líquido y el nitrógeno es gas, pero en condiciones diferentes cada uno podría aparecer en una fase diferente. Proceso de cambio defases en una sustancia pura Asumamos un sistema de 1 kilogramo de agua contenido dentro de un dispositivo cilindro émbolo como se muestra en la figura 1.a:

Figura 1a En donde la temperatura inicial es de 20°C y 1 atm (0,01 MPa) de presión, se transmite calor al agua, la temperatura aumenta apreciablemente, el volumen específico solo ligeramente permaneciendo la presión constante. Cuando latemperatura alcanza los 100°C resultará una transmisión de calor adicional, en el cambio de fase, como se muestra en la figura 1.c esto es que parte del líquido se evapora y durante este proceso la temperatura y la presión permanecen constante pero el volumen específico aumenta considerablemente, cuando la última gota de líquido se ha evaporado, la transmisión de calor al interior se traduce en un aumentode la

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temperatura y del volumen específico del vapor, figura 1.d. Este proceso lo podemos representar gráficamente mediante un gráfico temperatura vs volumen específico como se muestra en la figura 2:

Figura. 2 Temperatura de saturación es la temperatura en la cual se efectúa la vaporización a una presión dada y estapresión se llama presión de saturación para la temperatura dada, el líquido que existe a esta temperatura y presión se llama líquido saturado y el líquido que esta por debajo de la temperatura de saturación se llama líquido subenfriado o líquido comprimido. Si la sustancia solo existe como vapor a la temperatura de saturación se llama vapor saturado. Cuando el vapor esta a una temperatura mayor ala temperatura de saturación se llama vapor sobrecalentado. En la figura 2, A representa el estado inicial, B el estado del líquido saturado a 100 °C y a una atmósfera de presión, La línea AB es el proceso durante el cual se calienta el líquido desde la temperatura inicial a la de saturación, la línea BC es el proceso a temperatura constante, en el cual tiene lugar un cambio de fase de líquido avapor (mezcla saturada líquido -vapor, la fase liquida y de vapor están en equilibrio), la línea CD representa el proceso en el cual se sobrecalienta el vapor a presión constante, la temperatura y el volumen aumentan en este proceso. Durante un proceso de cambio de fase resulta claro que la temperatura y la presión son propiedades dependientes y que hay una relación definida entre ellas, Tsat =...