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TERMODINÁMICA

Departamento de Física
Carreras: Ing. Industrial y Mecánica

Trabajo Práctico N° 2: PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS
La preocupación por el hombre y su destino debe ser el interés primordial de todo
esfuerzo técnico. Nunca olvides esto entre tus diagramas y ecuaciones.
Albert Einstein.
Sustancias puras, procesos de cambios de fase, diagramas de fase
1) Considere las figuras deun dispositivo de cilindro-émbolo, que contiene agua, al que
se le entrega calor.
a) Identifique cualitativamente cada estado en los diagramas T-v y P-v e indique
en qué fase se encuentra la sustancia pura mencionada. (Tome 1 atm≈1bar)
Estado 1
Estado 6
Estado 2

P=1 atm T= 20 oC

P =1 atm
T= 60 C

P =1 atm T=o 60 oC

Estado 3

P =1 atm
T= 100 oC, x=0

Estado 4

Estado 5

P =1 atm
T= 100 oC

P =1atm
T= 100 oC,
x=1

P =1 atm
T= 200 oC

b) Repita el inciso a) si la presión es 0.2 atm
Estado 1

Estado 5
Estado 2

P =0.2 atm T= 20 oC

P =0.2 atm
T= 60 oC, x=0

Estado 3

P =0.2 atm
T= 60 oC

Estado 6

Estado 4

P =0.2 atm
T= 60 oC,
, x=1

P =0.2 atm
T= 100 oC

P =0.2 atm
T= 200 oC

c) Repita el inciso a) si la presión es 10 atm
Estado 1

Estado 2

Estado 6
Estado 3

P =10 atm T= 60 oC

P =10atm T= 100 oC,

P =10 atm
T= 180 oC, x=0

Estado 4

P =10 atm
T= 180 oC

Estado 5

P =10 atm
T= 180 oC,
, x=1

P =10 atm
T= 200 oC

2) A pensar!!!!!
a) ¿Por qué un cubo de hielo a 0 ºC es más eficaz para enfriar una bebida que la
misma cantidad de agua a 0 ºC?
b) ¿Por qué se forma rocío en la superficie de una bebida fría?
3) Complete los espacios en blanco en la siguiente tabla de propiedades devapor. En la
última columna describa la condición del vapor como líquido subenfriado, mezcla,
vapor sobrecalentado o información insuficiente y, si es aplicable, dé el título
P (bar)
3
1.5
100

T (ºC)

v (m3/kg)

Descripción de condición y
título (si es aplicable)

0.3034
400

1.0034×10-3

4) En la literatura no hay disponibles muchas tablas con datos de líquidos subenfriados.
A través delsiguiente análisis estudie cómo salvar esa falta de datos.
a) Determine el volumen específico de agua líquida subenfriada (o comprimida) a 80
ºC y 5 MPa, usando
(i) los datos de las tablas de líquido subenfriado
(ii) aproximando a esa T con los datos de líquido saturado.
(iii) aproximando a esa P con los datos de líquido saturado.
b) ¿Cuál es el error porcentual cometido en los incisos (ii) y (iii)?
c)Con los resultados de los inciso a) y b) concluya cuál es la aproximación más
eficiente.
5) Un recipiente rígido con un volumen de 2.5 m3 contiene 15 kg de una mezcla
saturada líquido-vapor de agua a 75 ºC. El agua se calienta lentamente. Determine la
temperatura a la que el líquido en el recipiente se evapora por completo y también
muestre el proceso en un diagrama P-v.
R: 187.3 ºC
6) Un recipienterígido de 0.3 m3 contiene inicialmente una mezcla saturada líquidovapor de agua a 150 ºC. El agua se calienta hasta que alcanza el estado crítico.
Determine la masa del agua líquida y el volumen que ocupa el líquido en el estado
inicial.
Represente el proceso en un diagrama P-v.
R: 94.6 kg, 0.103 m3.
7) Determinar el volumen ocupado por 10 kg de agua a una presión de 10 MPa y a las
siguientestemperaturas: T1 = 50 °C, T2 = 200 °C, T3 = 400 °C y T4 = 700 °C.
R: V1 = 0.0101 m3, V2 = 0.0115 m3, V3 = 0.2641 m3, V4 = 0.4358 m3.

8) Un recipiente rígido, cerrado con un V=0.5 m3 se calienta con una placa eléctrica.
Inicialmente el recipiente contiene agua como una mezcla bifásica de líquido saturado y
vapor saturado a P=1 bar y título de 0.5. Tras calentarlo, la presión se eleva a 1.5 bar.Determinar:
a) La temperatura, en ºC, para cada estado.
b) La masa de vapor presente en cada estado, en kg.
c) Si se sigue calentando, determina la presión, en bar, en el recipiente cuando éste
sólo contiene vapor saturado.
R: a) 93.63 ºC, 111.4 ºC , b) 0.295 kg, 0.431 kg. , c) 2.116 bar.
9) En un dispositivo cilindro-émbolo se hallan contenidos 2 kg de agua líquida
saturada. Se suministra calor al...