UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

TERMODINÁMICA

Ing. Edgar Torres Barahona 2011 - II

GUÍA DE APRENDIZAJE No. 03 CONCEPTOS TERMODINÁMICOS Tema: Sustancias puras Objetivo Establecer la relación entre propiedades termodinámicas y determinar propiedades a partir del conocimiento de otras. Resultados de aprendizaje Al finalizar este proceso el estudiante estará en capacidad de determinar la fase y el valor de las propiedades solicitadas en el desarrollo de un problema.

Actividades 1. Establezca el concepto de sustancia pura y la diferencia entre fase y estado de una

sustancia. 2. Determinar las relaciones existente entre P, v y T para una sustancia pura a partir de

la interpretación de: a. El diagrama T-v (regiones, líneas y puntos característicos) b. El diagrama P-T (regiones, líneas y puntos característicos) c. El diagrama P-v (regiones, líneas y puntos característicos) d. La superficie PvT.

3. A partir de los diagramas anteriores determine: a. El procedimiento para establecer en qué fase o el cambio de fase se encuentra

una sustancia pura, a partir del conocimiento de dos de sus propiedades termodinámicas.

b. El concepto de punto crítico y punto triple. Determine los valores típicos para el agua.

c. El procedimiento para determinar el valor de una propiedad termodinámica a partir el conocimiento de dos propiedades termodinámicas independientes, cuando la sustancia se encuentra en una fase.

d. El procedimiento para determinar el valor de una propiedad termodinámica a partir el conocimiento de dos propiedades termodinámicas y la calidad, cuando la sustancia se encuentra en saturación.

4. Tomando como referencia los conocimientos anteriores desarrolle los siguientes ejercicios:

a. Complete las siguientes tablas PARA EL AGUA

ÍTEM P, bar T, °C v, m3/kg x, %

1 200 0,1274

2 40 360

3 60 2

4 10 60

5

50 40

ÍTEM P, psia T, °F v, ft3/lbm x, %

1 15 200

2 80 10

3 140 4,86

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TERMODINÁMICA

Ing. Edgar Torres Barahona 2011 - II

4 100 350

5 250 90

a. Un tanque rígido de 1,0 ft3 contiene vapor de agua inicialmente saturado a

50 psia. Un enfriamiento del agua origina una caída de la presión a 15 psia. Se pide determinar en el instante final de equilibrio (a) la temperatura en grados Fahrenheit, (b) la calidad final, y (c) el cociente entre la masa de líquido y la masa de vapor. (d) Dibújese el proceso en un diagrama Pv.

b. Se deja que vapor de agua a 180 psia y 500 ºF se enfríe a volumen constante hasta que la temperatura descienda a 250 ºF. En el estado final determine: a) la presión, b) la calidad y c) Muestre el proceso en un diagrama T-v respecto de las líneas de saturación.

c. Un dispositivo cilindro émbolo contiene agua inicialmente a 200°C. el agua se expansiona isotérmicamente desde 15 a 3 bar. Dibuje el proceso en un diagrama P-v utilizando los datos de las tablas.

Referentes Bibliográficos 1. FUNDAMENTOS DE TERMODINAMICA, Gordon Van Wylen y Richard Sonntag 2. TERMODINAMICA, Kenneth Wark 3. TERMODINAMICA, Virgil Moring Faires Otros textos de termodinámica

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