Este documento resume las propiedades de las sustancias puras y los diagramas de fases. Explica que una sustancia pura puede existir en varias fases como sólido, líquido y vapor. Describe los diagramas de presión-volumen, temperatura-volumen y presión-temperatura. También explica conceptos como punto triple, saturación, calidad y humedad. Finalmente, indica cómo usar tablas de vapor para determinar las propiedades de una sustancia en diferentes estados.
1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH
“SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”
SEMESTRE 2014- I
NELLY CASTRO VICENTE
nellyraquelca@hotmail.com
DEL ESFUERZO DE SUS
HIJOS DEPENDE EL
PROGRESO DE LOS PUEBLOS
UNASAM
2. Demostrar las fases de una sustancia pura. 1
2
Ilustrar los diagramas de propiedades P-v, T-v y P-T de sustancias puras.
Demostrar el procedimiento que permite determinar el estado de una sustancia pura, con el uso de las tablas.
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Sección de Ingeniería de los Alimentos
MaNelly Castro Vicente
3. Sección de Ingeniería de los Alimentos
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Esaquellaquetieneunacomposiciónquímicahomogéneaeinvariablequepuedeexistirenmásdeunafase.Unamezcladevarioselementosocompuestosquímicostambiénesunasustanciapura,siempreycuandoseahomogénea.
Ejemplosdesustanciaspurasson:elagua,nitrógeno,helio,oxigeno,freón-12yeldióxidodecarbono,mezcladehielo- aguayelairemientrasestesemantengaensuestadogaseoso,tieneunacomposiciónquímicayhomogénea.
4. Sección de Ingeniería de los Alimentos
MaNelly Castro VicenteEl agua puede existir en las fases :
Solido (s)
Liquido ( f)
Vapor (g).
Liquido-vapor (fg),
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Estos diagramas son tres: I. Diagrama Presión vs. Volumen específico (P-v) II. Diagrama Temperatura vs. Volumen específico (T-v) III. Diagrama Presión vs. Temperatura (P-T).
9. Sección de Ingeniería de los AlimentosMaNelly Castro VicentePUNTOTRIPLE:eselestadoenelcuallastresfasesdeunasustanciapuedencoexistirenequilibrio,esunestadodondesepuedetenerhielo,líquidoyvaporalmismotiempo.
Temperaturas y presiones del punto triple de varias sustancias
10. Sección de Ingeniería de los Alimentos
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Puntoenelcuallosestadoslíquidosaturadoyvaporsaturadosonidénticos.Alapresión,volumenespecíficoytemperaturaenestepuntoselesconocecomovalorescríticos(valoresmáximos).Sedaenlapuntasuperiordelacampanadeliquido+vaporenundiagramaT-Volumenespecifico.
Pc=Presióncrítica
vc=Volumenespecíficocrítico
Tc=Temperaturacrítica
11. Sección de Ingeniería de los Alimentos
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Cuandolasustanciaestácomolíquidaaunatemperaturamenorquelatemperaturadesaturación(T<Tsat)paraunapresióndeterminada.
12. Sección de Ingeniería de los Alimentos Ma Nelly Castro Vicente
Es aquel que está a
punto de evaporarse.
Es importante notar
que cuando una
sustancia pura está
como líquido
saturado ésta se
halla totalmente en
ese estado, como
líquido, nada de
vapor.
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Llamadotambiénmezclasaturadaobifásica.Esunestadoendondedentrodeunsistematenemosliquidoalmismotiempoquetenemosvapor.Unejemplodeestoeslapreparacióndeunasopaenunaollaapresiónendondealcabodealgunosminutoshabráaguayvapordentrodeellaaciertapresiónúnicaparaambasfasesdelasustancia
14. Sección de Ingeniería de los Alimentos
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Sedenominaasíaunvaporqueseencuentraencondicionesdeequilibrioconsulíquido. Enesteestadotenemosquelaúltimagotadelíquidosetransformaenvapor.
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Eselvaporqueestaaunatemperaturamasaltaquelatemperaturadevaporsaturado,porlocualsigueestandotodacomovaporperoyanoestaapuntodecondensarseodeformarpequeñasgotasdeliquido.Esdecirlasustanciaestacomotodavaporaunatemperaturamayorquelatemperaturadesaturación.
16. Sección de Ingeniería de los Alimentos
MaNelly Castro VicenteAunadeterminadapresión,latemperaturaalaqueunasustanciapuracambiafaseselellamaTemperaturadesaturación(Tsat).Delmismomodoaunatemperaturadeterminada,lapresiónalaqueunasustanciapuracambiadefasesellamaPresióndesaturación. Ejemplo:Sesabequeelaguaebulle,osecomienzaaevaporara100ºC,perolohaceaesatemperaturaporquelapresiónalaqueseencuentraeslapresiónatmosféricaquees1atmosfera. Ahoravolviendoalejemplo,sipreguntancualeslatemperaturadesaturaciónparaelaguaaunapresiónde1atm=101.325Kpa,larespuestacorrectaseria100ªC.Ysipreguntansobrelapresióndesaturaciónparaunatemperaturade100ªC,larespuestacorrectaseria1atmosfera.
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MaNelly Castro VicenteVariación, con la altitud de la presión atmosférica estándar y la temperatura de ebullición (saturación) del agua.
18. Sección de Ingeniería de los Alimentos
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Lastablasdevaporsuministranlosvaloresdelasustanciaenlazonalíquido- vapor.Tenemoslatabladetemperaturasdondesemuestranlosvaloresapartirdelastemperaturasdistribuidasenescalacreciente,hastallegaralpuntocríticoylatabladepresiones,ídemperoconlaspresiones.Tantolapresióncomolatemperaturasondesaturaciónylosdatosdevolumenespecífico,energíainterna,entalpíayentropíaqueencontraremossedividenendosdatos:eldelíquidosaturadoyeldevaporsaturado
19. Sección de Ingeniería de los Alimentos
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El subíndice “f” se utiliza para indicar:
vf; volumen específico de líquido saturado.
uf; energía interna especifica de líquido saturado
hf; entalpía específica de líquido saturado.
sf; entropía específica de líquido saturado.
El subíndice “g” se utiliza para indicar:
vg; volumen específico de vapor saturado.
ug; energía interna especifica de vapor saturado
hg; entalpía específica de vapor saturado.
sg; entropía específica de vapor saturado.
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El subíndice “fg” se utiliza para indicar:
Vfg=diferenciaentrevgyVf(esdecir,Vfg=Vg–Vf)
hfg=entalpíadevaporización(ocalorlatentedevaporización)yrepresentalacantidaddeenergíanecesariaparaevaporarunamasaunitariadeliquidosaturadoaunatemperaturaopresióndeterminadas.Disminuyecuandoaumentalatemperaturaolapresiónysevuelveceroenelpuntocritico.
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Para saber en que estado ó región se halla la mezcla, se cuenta con los siguientes valores de la calidad.
Vapor sobrecalentado: X > 1.0
Vapor saturado : X = 1.0
Mezcla líquido-vapor: 0 < X < 1.0
Líquido saturado: X = 0
Líquido Comprimido: X < 0
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•Lastablasdevapornosdanlaspropiedadesdelvaporylíquidosaturadomásnoparaelvaporhúmedo;esporelloquesehallaatravésdelassiguientesrelaciones. Donde: Vt= volumen totalEcuación (2) en (1)
28. * Del mismo modo se establece para “h”, “u” y “s”
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