clase 7 sust. pura 14 1
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH
“SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”
SEMESTRE 2014- I
NELLY CASTRO [email protected]
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Demostrar las fases de una sustancia pura.
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2Ilustrar 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.3
Sección de Ingeniería de los Alimentos Ma Nelly Castro Vicente
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Es aquella que tiene una composiciónquímica homogénea e invariable quepuede existir en más de una fase. Unamezcla de varios elementos ocompuestos químicos también es unasustancia pura, siempre y cuando seahomogénea.Ejemplos de sustancias puras son: elagua, nitrógeno, helio, oxigeno, freón -12y el dióxido de carbono, mezcla de hielo -agua y el aire mientras este se mantengaen su estado gaseoso, tiene unacomposición química y homogénea.
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El 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).
*1: Líquido comprimido*2: Líquido saturado
*3: Mezcla Líquido-Vapor*4: Vapor Saturado
*5: Vapor Sobrecalentado*6: Punto crítico
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1-2: Saturación solido – vapor
2 : Punto triple
2-3: Saturación solido – liquido
2-4: Saturación liquido – vapor
4 : punto critico
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PUNTO TRIPLE: es el estado en el cual las tres fases de una sustancia
pueden coexistir en equilibrio, es un estado donde se puede tener
hielo, líquido y vapor al mismo tiempo.
Temperaturas y presiones del punto triple de varias sustancias
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Punto en el cual los estados líquido saturado y vapor saturadoson idénticos. A la presión, volumen específico y temperaturaen este punto se les conoce como valores críticos (valoresmáximos). Se da en la punta superior de la campana de liquido+ vapor en un diagrama T-Volumen especifico.Pc = Presión críticavc = Volumen específico críticoTc = Temperatura crítica
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Cuando la sustancia está como líquida a una temperaturamenor que la temperatura de saturación ( T < Tsat) para unapresión determinada.
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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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Llamado también mezclasaturada o bifásica. Es unestado en donde dentro de unsistema tenemos liquido almismo tiempo que tenemosvapor . Un ejemplo de esto esla preparación de una sopa enuna olla a presión en donde alcabo de algunos minutos habráagua y vapor dentro de ella acierta presión única para ambasfases de la sustancia
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Se denomina así a un
vapor que se encuentra
en condiciones de
equilibrio con su líquido.
En este estado tenemos
que la última gota de
líquido se transforma en
vapor.
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Es el vapor que esta a una
temperatura mas alta que la
temperatura de vapor
saturado, por lo cual sigue
estando toda como vapor
pero ya no esta a punto de
condensarse o de formar
pequeñas gotas de liquido. Es
decir la sustancia esta como
toda vapor a una temperatura
mayor que la temperatura de
saturación.
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A una determinada presión, la temperatura a la que una sustancia
pura cambia fase se le llama Temperatura de saturación (Tsat). Del
mismo modo a una temperatura determinada, la presión a la que
una sustancia pura cambia de fase se llama Presión de
saturación.
Ejemplo: Se sabe que el agua ebulle, o se comienza a evaporar
a 100 º C, pero lo hace a esa temperatura porque la presión a la
que se encuentra es la presión atmosférica que es 1 atmosfera.
Ahora volviendo al ejemplo, si preguntan cual es la temperatura
de saturación para el agua a una presión de 1 atm = 101.325
Kpa, la respuesta correcta seria 100 ªC. Y si preguntan sobre la
presión de saturación para una temperatura de 100 ªC, la
respuesta correcta seria 1 atmosfera.
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Variación, con la altitud de la presión atmosférica estándar y la temperatura de ebullición (saturación) del agua.
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Las tablas de vapor suministran los valores de la sustancia en la zona líquido-
vapor. Tenemos la tabla de temperaturas donde se muestran los valores a partir
de las temperaturas distribuidas en escala creciente, hasta llegar al punto crítico
y la tabla de presiones, ídem pero con las presiones. Tanto la presión como la
temperatura son de saturación y los datos de volumen específico, energía
interna, entalpía y entropía que encontraremos se dividen en dos datos: el de
líquido saturado y el de vapor saturado
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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 = diferencia entre vg y Vf ( es decir, Vfg = Vg – Vf)
hfg = entalpía de vaporización (o calor latente devaporización) y representa la cantidad de energía necesariapara evaporar una masa unitaria de liquido saturado a unatemperatura o presión determinadas. Disminuye cuandoaumenta la temperatura o la presión y se vuelve cero en elpunto critico.
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CALIDAD o Título(X): Se define como la razón entre la masa de vapor y lamasa de la mezcla. Su valor se encuentra siempre entre 0 para líquidosaturado y 1 para vapor saturado ( 0% y 100%)
x = mvapor / mtotal
Donde:
mtotal = mlíquido + mvapor
m total= mf + mg
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Humedad(Y): se define como la razón entre la masa de líquido y la masa dela mezcla.
Y = mlíquido / mtotal
X + Y = 1.0
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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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• Las tablas de vapor nos dan las propiedades del vapor ylíquido saturado más no para el vapor húmedo; es por elloque se halla a través de las siguientes relaciones.
Donde:Vt = volumen total
Ecuación (2) en (1)
* Del mismo modo se establece para “h”, “u” y “s”
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