Fase: Tiene una configuración molecular distinta que la distingue de otras fases.

Transcripción

1 SUSTANCIA PURA

2 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. Fase: Tiene una configuración molecular distinta que la distingue de otras fases. Se tiene que referenciar??? Es homogénea en todo el sistema y esta separada por superficies de frontera fácilmente identificables. 1

3 PROCESO: CAMBIO DE FASE Sustancia pura (H 2 O)

4 Estado 2 Estado 3 Estado 4 V VS > V LS V VS > V LS P = 1 atm T = 100 ºC P = 1 atm T = 100 ºC Saturado (VS) P = 1 atm T = 100 ºC Calor Calor Liquido Saturado (LS) Calor saturado V Mezcla saturada saturado ΔV pequeño Estado 5 Estado 1 5 P = 1 atm T = 20 ºC P = 1 atm T = 300 ºC Calor comprimido Imágenes 3 y 4 1 Calor sobrecalentado

5 Diagrama T-V H 2 O T (ºC) PUNTO CRÍTICO:( H 2 O) T c = o C P c =22.06 MPa Punto crítico comprimido sobrecalentado v c = m 3 /kg Comprimido (una fase) v < v c ZONAS Sobrecalentado (una fase) v >v c MEZCLA SATURADA (equilibrio liquido vapor) (dos fases) Curva saturado Curva liquido saturado Domo o campana. Saturado Saturado V (m 3 /Kg ) Imagen 5

6 Diagramas T V, P V y T P Sustancias puras (fases líquida y vapor)

7 T Diagrama T-V T Diagrama P-V Punto crítico Punto crítico sobrecalentado comprimido comprimido sobrecalentado Mezcla saturada ( ) Mezcla saturada ( ) v v Curvas P constante (Isobaras) P 2 > P 1 Curvas T constante (Isotermas) T 2 > T 1 Pendiente Positiva Pendiente Negativa Imagen 6 Imagen 7

8 Diagrama P T (Diagrama de fase) P Sustancia que se expande al solidificarse Sustancia que se contrae al solidificarse Fases:, vapor y sólido Punto crítico: T c, P c, v c Punto crítico Punto triple H 2 O: T= 0.01 o C P= kpa Curva de Fusión Sólido Solido Punto triple Curva de ización Sólido T Curva de Sublimación Sólido Imagen 8

9 Sólido Sólido + Diagramas P V (Diagrama de fase) Sustancias puras (fases líquida, sólida y vapor) P P Punto crítico Punto crítico + + Línea triple Línea triple Sólido + Sólido + Sustancia que se contrae al congelarse v Sustancia que se expande al congelarse Imagen 9 Imagen 10 v

10 Diagramas P-V Sustancias puras (fases líquida, Sólida y vapor ) Sustancia que se contrae al congelarse Comportamiento P V T (Superficie) Sustancia que se expande al congelarse Imagen 11 Imagen 12 6

11 TABLAS DE PROPIEDADES Propiedades de Termodinámica T, P. v. u, h. S Se titulan para cada zona (región de interés Sobrecalentado Mezcla saturada (equilibrio L-V, S-V comprimidos Liquido Saturado y Saturado Solo una propiedad intensiva. Se tienen tablas: 1. A partir de T. 2. A partir de P. f (flüssigkeit). g Temperatura (ºC) Volumen Específico m 3 / kg Presión sat. (P sat ) Saturado Saturado T kpa V f V g , , ,9808 Diferencia entre vapor y líquido f g Temperatura especificada Presión de Saturación correspondiente Volumen Especifico Liquido saturado Volumen Especifico saturado 7

12 MEZCLA SATURADA -

13 MEZCLA SATURADA (Liquido ) V g Saturado V f Liquido Saturado V prom Mezcla Saturada 8

14 MEZCLA SATURADA (Liquido ) 8

15 MEZCLA SATURADA (Liquido ) P o T Y prom = Y f + x Y fg Y f Yprom Y g Donde: A V avg - V f B C Y: Propiedad termodinamica (v, h, s, u) f: Liquido saturado g: saturado V fg Fg: diferencia entre V.saturado y L satuardo V f V avg V g V Imagen 13 8

16 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 < T C P < P sat (T) Para un a P dada: T > T sat A T o P dadas: v > v g ( 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 < T C P > P sat (T) Para un a P dada: T < T sat A T o P dadas: v < v g ( Sat. ) Las propiedades del LIQUIDO COMPRIMIDO no son muy diferentes a las del LIQUIDO SATURADO

17 Cuando no se tengan datos para el LIQUIDO COMPRIMIDO (L comp ) Una aproximaciión válida es considerar : El líquido comprimido (T y P) como líquido saturado ( f ) a la T dada. v Lcomp (T, P) vf (T) u Lcomp (T, P) uf (T) Para P bajas a moderadas: h Lcomp (T, P) h f (T) + v f (T) [P P sat (T)] 10

18 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 bar m 3 / (kmol K) cm 3 bar/ (mol K) cm 3 atm/ (mol K) kpa m 3 / (kmol K) psia ft 3 / (lbmol R) kj / (kmol K) Btu / (lbmol R) cal/ ( mol K)

19 FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z P v R T Factor de corrección, que CUANTIFICA a una P y T especificas la DESVIACIÓN del comportamiento de GAS IDEAL. Z v v Real Gas Ideal GAS IDEAL Z = 1 GAS REAL > 1 Z = 1 < 1 Temperatura Reducida (T R ) T R = T/T c Presión Reducida (PR ) PR = P/Pc Imagen 14 Volumen seudo Reducido (VR ) VR = v/(r Tc Pc)

20 Curva generalizada del factor de compresibilidad (Z) De las graficas de Z generalizadas (Nelson y Obert ) se observa que: A P bajas (P R << 1 ), gases se comportan como GI independiente de T. A T altas (T R > 2 ) independiente de P, se ajusta con buena precisión al GI. Zona donde el vapor de agua se comporta como GI. T Comportamiento de gas no ideal Un gas presenta mayor desviación a GI cerca al punto critico. Comportamiento de gas ideal v Imagen 15 Imagen 16 12

21 Referencias Imágenes 3 a 10, 13, 15: Basadas en ÇENGEL, Yunus. BOLES, Michael. Termodinámica. [CD - ROM]: Windows 95 o posterior. Ciudad: Mc Graw Hill, ISBN Imágenes 11, 12, 14, 16 tomadas de: ÇENGEL, Yunus. BOLES, Michael. Termodinámica. [CD - ROM]: Windows 95 o posterior. Ciudad: Mc Graw Hill, ISBN