Engineering in the Age of Synthesis

Sustancia PuraParte II Lima, Abril del 2011Prof. W. Galarza S.LIMA, PERU NSUSTANCIIA PURATERMODINAMICA1En este punto se desarrolla la manera como el fluido de trabajo puede modelarse. Se asume que se comporta como una sustancia pura, es decir, el fluido tiene igual composicin qumica en todos los estados.Una sustancia pura puede estar conformada por mas de un elemento qumico, debido a que lo importante es la homogeneidad de ella. As, el aire se considera como sustancia pura mientras este en su estado gaseoso a pesar que esta formado por varios elementos diferentes cuya temperatura de condensacin a una determinada presin especfica es diferente.PRESENTACINProf. W. Galarza S.LIMA, PERU NSUSTANCIIA PURATERMODINAMICA2NotacinP: Presin (kPa)T: Temperatura (K)v: volumen especifico (m3/ kg)u: energa interna (kJ /kg)h: entalpa (kJ /kg)s: entropa (kJ /kgK)f: subndice para liquido saturado g: subndice para vapor saturado fg: subndice para cambio de faseX: calidad de vapor (%)Prof. W. Galarza S.LIMA, PERU NSUSTANCIIA PURATERMODINAMICA31.1 TRANSFORMACION FISICAMuchos procesos termodinmicos ocurren sin cambios en su composicin qumica, as se da la formacin de fases separadas por una interfase. Cada una de ellas tiene la misma composicin qumica pero propiedad fsica diferente (pe. densidad). Dependiendo de la presin y la temperatura una fase ser mas estable que otra. Se puede dar el caso que la presin y temperatura sean de equilibrio donde las fases coexisten.

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1.2 FASES DE LA SUSTANCIA PURASe distingue tres fases: slido (S), lquido (L) y vapor (V). Es incorrecto hablar de estado en ves de fase, dado que hay infinitos "estados" en una misma fase. La superficie termodinmica se deriva de la funcin de estado f(P,T,v). En la naturaleza se encuentra fluidos que se contraen o expanden cuando cambian de fase.Prof. W. Galarza S.LIMA, PERU NSUSTANCIIA PURATERMODINAMICA5

Planos Termodinmicos

Los cambios de fases se representan en un diagrama donde se aprecia los procesos de fusin, vaporizacin y de sublimacin.1.3 CAMBIO DE FASEProf. W. Galarza S.LIMA, PERU NSUSTANCIIA PURATERMODINAMICA6

Plano P-TProf. W. Galarza S.LIMA, PERU NSUSTANCIIA PURATERMODINAMICA7

1.4 PROPIEDADES DE LA SUSTANCIA PURA (I)Liquido comprimido o subenfriado. La sustancia est en estado lquido a una temperatura menor que la de saturacin (T < Tsat) para una presin determinada o est como lquido a una presin mayor que la presin de saturacin (P > Psat) a una temperatura determinada. Liquido saturado, aqu la sustancia est a punto de evaporarse.Vapor saturado, es un vapor que est a punto de condensarse. Diagrama P-vProf. W. Galarza S.LIMA, PERU NSUSTANCIIA PURATERMODINAMICA8

1.4 PROPIEDADES DE LA SUSTANCIA PURA (II)Vapor sobrecalentado, es vapor que est a una temperatura mayor que la del vapor saturado. La sustancia est como vapor a una temperatura mayor que la temperatura de saturacin ( T > Tsat) para una presin determinada.Vapor saturado + Liquido saturado, es un estado donde tenemos lquido y vapor al mismo tiempo.Diagrama T-vProf. W. Galarza S.LIMA, PERU NSUSTANCIIA PURATERMODINAMICA91.5 PROPIEDADES DE LA SUSTANCIA PURA (III)1.5.1 CALIDAD DE VAPORPara determinar las propiedades de una sustancia pura se requiere conocer dos propiedades intensivas independientes. Esto no es posible en la zona de mezcla liquido + vapor, lo que lleva a definir la calidad de un vapor (X). La humedad del vapor (Y) considera la masa de liquido en lugar de la de vapor.

Vapor Saturado: mvaporLiquido Saturado: mliqMezcla: Vapor hmedo: mtotalProf. W. Galarza S.LIMA, PERU NSUSTANCIIA PURATERMODINAMICA101.5 PROPIEDADES DE LA SUSTANCIA PURA (III)

ACBvvfgvgvfvXX

Prof. W. Galarza S.LIMA, PERU NSUSTANCIIA PURATERMODINAMICA111.6 DETERMINACION DE PROPIEDADESLas relaciones funcionales de las propiedades termodinmicas son complejas por esta razn se han elaborado tablas y software que facilitan su determinacin.Tabla de Propiedades Termodinmicas

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