curvas de enfriamiento

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESIME CULHUACAN



Curvas de enfriamientos en una sustancia pura


Materia:
Ciencias de los materiales

Carrera:
Ingeniería Mecánica











Objetivo:

Que el alumno observe los cambios de temperatura, en determinado tiempo y en base a ellos obtenga una tabla y en base a ella realice la gráfica correspondiente

Marco Teórico:SUSTANCIA PURA

Es toda sustancia que tiene su composición química homogénea e invariante.Ejemplo: el agua, el nitrógeno, el oxígeno, el amoníaco y muchos mas. 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.CAMBIOS DE FASE

Existen en la naturaleza muchas situaciones en que dos fases de una sustancia pura coexisten en equilibrio. El agua existe como líquido y vapor dentro de una olla de presión. El agua sólida o hielo a la temperatura y presión normales del ambiente comienza su proceso de condensación. A pesar de que todas las fases de las sustancias son importantes, solo se estudiarán las faseslíquido y vapor y su mezcla. En el estudio de la sustancia pura se toma como ejemplo el agua por ser una sustancia muy familiar.


DIAGRAMAS DE ESTADO Y DIAGRAMA DE FASE

 Los diagramas de estado permiten representar los distintos cambios de 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. En este 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 (comoel 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. Los estados de una sustancia sobre la línea triple tienen la misma presión y temperatura, pero diferentes volúmenes específicos. La línea triple aparece como un puntosobre 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 de líquido 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 una sustancia en el punto crítico se denominan, temperatura crítica Tcr , presión crítica Pcr  y volumen específico crítico vcr. Las propiedades del punto crítico del agua sonPcr=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 sustancia pura 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 diagramaT-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 a presión constante cambiará una pequeña fracción de líquido en vapor. De modo semejante, al sustraer energía de la sustancia en cualquier estado que cae dentro de la línea de...