TERMO Tablas 2do examen

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PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS
T, °C

EJEMPLO 3-1 Temperatura del líquido saturado en un recipiente

T = 90 °C

Un recipiente rígido contiene 50 kg de agua líquida saturada a 90 °C. Determine la presión en el recipiente y el volumen del mismo.

Líquido sat.

kP

a

Solución Un recipiente rígido contiene agua líquida saturada. Se determinarán la presión y el volumen del recipiente.Análisis El estado del agua líquida saturada se muestra en un diagrama T-v,
en la figura 3-29. Puesto que en el recipiente existen condiciones de saturación, la presión debe ser la presión de saturación a 90 °C:

3

8
0.1

P=7

90

vf

P ϭ Psat a 90 °C ϭ 70.183 kPa

v

(Tabla A-4)

El volumen específico del líquido saturado a 90 °C es

FIGURA 3-29
Esquema y diagrama T-v para el ejemplo
3-1.

v ϭ vf a 90°C ϭ 0.001036 m3/kg

(Tabla A-4)

Entonces el volumen total del recipiente es

V

EJEMPLO 3-2


50 kg
0.001036 m3kg

mv

0.0518 m3

Temperatura del vapor saturado en un cilindro

Un dispositivo que consta de cilindro-émbolo contiene 2 pies3 de vapor de
agua saturado a 50 psia de presión. Determine la temperatura y la masa del
vapor dentro del cilindro.

P, psia

Vapor
saturado
P = 50 psia
V =2 pies3

Solución Un cilindro contiene vapor de agua saturado. Se determinarán la
temperatura y la masa del vapor.
Análisis El estado del vapor saturado se muestra en un diagrama P-v, en la
figura 3-30. Puesto que el cilindro contiene vapor saturado a 50 psia, la temperatura interior debe ser la temperatura de saturación a esta presión:

T = 280.99 ЊF

50

T ϭ Tsat a 50 psia ϭ 280.99 °F

(TablaA-5E)

El volumen específico del vapor saturado a 50 psia es
vg

v ϭ vg a 50 psia ϭ 8.5175 ft3/lbm

v

FIGURA 3-30

(Tabla A-5E)

Entonces la masa del vapor de agua dentro del cilindro es

Esquema y diagrama P-v para el ejemplo
3-2.

m

EJEMPLO 3-3

V
v

2 pies 3
8.5175 pies 3lbm

0.235 lbm

Cambio de volumen y energía durante
la evaporación

Una masa de 200 gramos de agua líquida saturada seevapora por completo a
una presión constante de 100 kPa. Determine a) el cambio de volumen y b) la
cantidad de energía transferida al agua.

Solución Se evapora agua líquida saturada a presión constante. Se determinarán el cambio de volumen y la energía transferida.
Análisis a) El proceso descrito se ilustra en un diagrama P-v, en la figura
3-31. El cambio de volumen por unidad de masa durante elproceso de evapo-

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CAPÍTULO 3
P, kPa

ración es vfg, que es la diferencia entre vg y vf. Al tomar de la tabla A-5 estos
valores a 100 kPa y sustituir, se obtiene

vfg

vg

vf

1.6941

0.001043

Por lo tanto,

¢V

mvfg

10.2 kg 2 11.6931 m3>kg2

1.6931 m3>kg

Vapor sat.
P = 100 kPa

vf

vg

0.3386 m3

b) La cantidad de energía necesaria para evaporar unamasa unitaria de sustancia a una determinada presión es la entalpía de evaporación a esa presión,
que es hfg ϭ 2 257.5 kJ/kg para el agua a 100 kPa. Por lo tanto, la cantidad
de energía transferida es

100

mhfg ϭ 10.2 kg 2 12 257.5 kJ>kg 2 ϭ 451.5 kJ

Comentario Observe que se han considerado los primeros cuatro dígitos decimales de vfg mientras que el resto no se toma en cuenta. Esto porque vgposee
números significativos solamente hasta los primeros cuatro decimales y se desconocen los números de los otros lugares decimales. Copiar de la calculadora
todos los dígitos significaría que se está suponiendo vg ϭ 1.694100, lo cual
no es necesariamente el caso, ya que bien podría ser que vg ϭ 1.694138,
porque este número también se trunca en 1.6941. Todos los dígitos del resultado (1.6931) sonsignificativos, pero si no se truncara el resultado, se obtendría vfg ϭ 1.693057, lo cual implica falsamente que el resultado es preciso
hasta el sexto decimal.

1b Mezcla saturada de líquido-vapor

Esquema y diagrama P-v para el ejemplo
3-3.

o

rad
satu

ap

or
Vapor sat.

tu

sa

s del l
íq

lv

Estado

de

uido

os

(3-3)

Punto crítico

tad

mtotal

FIGURA 3-31

Es

mvapor

v

PoT

Durante...