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SUSTANCIA PURA
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1
Fase:
Tiene una configuración molecular distinta que la distingue de otras fases.
Es homogénea en todo el sistema y esta separada por superficies de frontera
fácilmente identificables.
Sustancia que tiene una composición química FIJA.
Una mezcla de compuestos químicos se puede considerar como una
sustancia pura, siempre y cuando la mezcla sea homogénea y posea
composición constante.
¿Se tiene que referenciar???
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PROCESO:
CAMBIO DE FASE
Sustancia pura (H2O)
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Calor
Líquido comprimido
Calor
Líquido saturado
↑V
ΔV
pequeño
VVS > VLS
Calor
Mezcla saturada
Líquido Vapor
VVS > VLS
Vapor Saturado (VS)
Liquido Saturado (LS)Calor
Vapor saturado
Calor
Vapor
sobrecalentado
Estado 1
Estado 4Estado 3Estado 2
Estado 5
1
43
2
5
P = 1 atm
T = 20 ºC
P = 1 atm
T = 100 ºC
P = 1 atm
T = 100 ºCP = 1 atm
T = 100 ºC
P = 1 atm
T = 300 ºC
Imágenes 3 y 4
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0.003106 V (m3/Kg )
373.95
Punto
crítico
Líquido
SaturadoVapor
Saturado
Líquido
comprimido
Vapor
sobrecalentado
T (ºC)PUNTO CRÍTICO:( H2O)
Tc = 373.95oC
Pc=22.06 MPa
vc = 0.003106 m3/kg
ZONAS
Líquido Comprimido Vapor Sobrecalentado
(una fase) (una fase)
v < vc v >vc
MEZCLA SATURADA (equilibrio liquido vapor)
(dos fases)
Curva Vapor saturado
Curva liquido saturado
Domo o campana.
Diagrama T-V H2O
Imagen 5
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Diagramas T – V, P – V y T – P
Sustancias puras (fases líquida y vapor)
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Punto críticoPunto crítico
Líquido
comprimido
Líquido
comprimido
Mezcla saturada
(Líquido – Vapor)
Mezcla saturada
(Líquido – Vapor)
Vapor
sobrecalentado
Vapor
sobrecalentado
Diagrama T-V Diagrama P-V
Curvas P constante (Isobaras) P2 > P1
Pendiente Positiva
Curvas T constante (Isotermas) T2 > T1
Pendiente Negativa
T T
v v
Imagen 6 Imagen 7
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Diagrama P –T (Diagrama de fase)
Líquido
Líquido
Solido
Vapor
Punto triple
Punto crítico
Sustancia que se
expande al
solidificarse
Sustancia que se
contrae al
solidificarse
•Fases: Líquido, vapor y sólido
•Punto crítico: Tc , Pc , vc
•Punto triple H2O:
T= 0.01oC P= 0.6117 kPa
↔ Curva de Fusión
Líquido ↔ Sólido
↔ Curva de Vaporización
Líquido ↔ Vapor
↔ Curva de Sublimación
Sólido ↔ Vapor
Sólido
Líquido
Vapor
P
T
Imagen 8
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Diagramas P –V (Diagrama de fase)
Sustancias puras (fases líquida, sólida y vapor)
Sólido
Sólido +
Líq
uid
o
Líq
uid
o
Líquido + Vapor
Sólido + Vapor
Vapor
Línea triple
Punto crítico
Líquido + Vapor
Sólido + Vapor
Vapor
Línea triple
Punto crítico
Líq
uid
oSustancia que se contrae al
congelarse
Sustancia que se expande al
congelarse
P P
v v
Imagen 9 Imagen 10
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Diagramas P-V
Sustancias puras (fases líquida, Sólida y vapor )
Sustancia que se contrae al
congelarseSustancia que se expande al
congelarse
Comportamiento P V T
(Superficie)
6
Imagen 11 Imagen 12
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7
Liquido Saturado y Vapor Saturado
Solo una propiedad intensiva.
Se tienen tablas: 1. A partir de T.
2. A partir de P.
Líquido → f (flüssigkeit).
Vapor → g
Diferencia entre vapor y líquido → f g
Propiedades de TermodinámicaT, P. v. u, h. S
Se titulan para cada zona (región de interés
Líquido
comprimidos
Mezcla saturada
(equilibrio L-V, S-V
Vapor
Sobrecalentado
TABLAS DE PROPIEDADES
Volumen Específico
m3 / kg
Temperatura
(ºC)
Presión sat.
(Psat) Líquido Saturado Vapor Saturado
T kPa Vf Vg
85 57.868 0.001032 2,8261
90 70.183 0.001036 2,3593
95 84.609 0.001040 1,9808
Temperatura
especificada
Presión de
Saturación
correspondiente
Volumen
Especifico
Vapor
saturado
Volumen
Especifico
Liquido
saturado
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MEZCLA SATURADA
Líquido- Vapor
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8
MEZCLA SATURADA
(Liquido – Vapor)
Vf
Liquido Saturado
Vg
Vapor Saturado V prom
Mezcla
Saturada
Líquido
Vapor
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8
MEZCLA SATURADA
(Liquido – Vapor)
![Page 15: SUSTANCIA PURA - fscqmc.wikispaces.comfscqmc.wikispaces.com/file/view/sustancia-pura.pdf · (Líquido –Vapor) Vapor sobrecalentado Vapor sobrecalentado Diagrama T-V Diagrama P-V](https://reader034.vdocuments.mx/reader034/viewer/2022052119/5a75bce97f8b9aea3e8cbc80/html5/thumbnails/15.jpg)
8
MEZCLA SATURADA
(Liquido – Vapor)
Yprom = Yf + x Yfg Yf ≤
Yprom ≥ Yg
Donde:
Y: Propiedad termodinamica (v, h, s, u)
f: Liquido saturado
g: Vapor saturado
Fg: diferencia entre V.saturado y L satuardo
A B C
V
P o T
VgVavgVf
Vfg
Vavg - Vf
Imagen 13
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VAPOR SOBRECALENTADO
•Una sola fase .
•Se requieren dos Propiedades intensivas independientes. Tablas (P y T).
•En las tablas : Sat → datos vapor saturado.
•Tablas (agua) Cengel A-6 (S I) y A-6E (S.A).
Para: T < TC → P < Psat (T)
Para un a P dada: T > Tsat
A T o P dadas: v > vg (Vapor Sat. )
LÍQUIDO COMPRIMIDO
•Una sola fase .
•Se requieren dos Propiedades intensivas independientes. Tablas (P y T).
•En las tablas : Sat → datos Liq. Saturado.
•Poca dependencia de los valores de sus propiedades respecto a P.
(↑ 100 veces P ocasionan cambios del 1% en ppdes).
• Ppdes mayor dependencia de T .
•Tablas (agua) Cengel A-7 (S I) y A-7E (S.A).
Para: T < TC → P > Psat (T)
Para un a P dada: T < Tsat
A T o P dadas: v < vg (Vapor Sat. )
Las propiedades del LIQUIDO COMPRIMIDO no son muy diferentes a las del LIQUIDO SATURADO
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10
Cuando no se tengan datos para el
LIQUIDO COMPRIMIDO (L comp)
Una aproximaciión válida esconsiderar :
El líquido comprimido (T y P)
como líquido saturado ( f ) a la T dada.
Para P bajas a moderadas:
hLcomp (T, P) ≈ hf (T) + vf (T) [P – Psat(T)]
vLcomp (T, P) ≈ vf (T)
uLcomp (T, P) ≈ uf (T)
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ECUACIÓN DE ESTADO
Expresión que relaciona P, T y V
ECUACIÓN DE ESTADO DEL GAS IDEAL (Gi)
• Modelo SENCILLO, muy usado y aplicable a sustancias en fase gas y/o vapor .
• Experimentalmente Gas ideal se aproxima al GAS REAL a bajas densidades
(Presiones bajas y altas Temperaturas).
R=Constante Universal
0.0831447 bar m3 / (kmol K)
83.14 cm3 bar/ (mol K)
82.06 cm3 atm/ (mol K)
8.31447 kPa m3 / (kmol K)
10.7316 psia ft3 / (lbmol R)
8.31447 kJ / (kmol K)
1.98588 Btu / (lbmol R)
1.987 cal/ ( mol K)
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FACTOR DE COMPRESIBILIDAD
Factor de corrección, que CUANTIFICA a una P y
T especificas
la DESVIACIÓN del comportamiento de GAS
IDEAL .
TR
vPZ
IdealGas
al
v
vZ Re
GAS IDEAL
Z = 1
GAS REAL
> 1
Z = 1
< 1
Temperatura Reducida
(TR )
TR = T/Tc
Presión Reducida
(PR )
PR = P/Pc
Volumen seudo Reducido
(VR )
VR = v/(R Tc Pc)
Imagen 14
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Zona donde el vapor de agua se
comporta como GI.
De las graficas de Z generalizadas (Nelson y Obert ) se
observa que:
A P bajas (PR << 1 ) , gases se comportan como GI
independiente de T.
A T altas (TR > 2 ) independiente de P, se ajusta con
buena precisión al GI.
Un gas presenta mayor
desviación a GI cerca al
punto critico.
12
Curva generalizada del factor
de compresibilidad (Z)
T
v
Comportamiento de
gas no ideal
Comportamiento de
gas ideal
Imagen 15 Imagen 16
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Imágenes 3 a 10, 13, 15: Basadas en ÇENGEL, Yunus.
BOLES, Michael. Termodinámica. [CD - ROM]: Windows 95 o
posterior. Ciudad: Mc Graw Hill, 2002. ISBN 970-10-5611-6
Imágenes 11, 12, 14, 16 tomadas de:
ÇENGEL, Yunus. BOLES, Michael. Termodinámica. [CD -
ROM]: Windows 95 o posterior. Ciudad: Mc Graw Hill, 2002.
ISBN 970-10-5611-6
Referencias