Sustancias Puras TERMODINAMICA

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

TRABAJO 1

“TERMINOLOGIA DE LAS SUSTANCIAS PURAS”

NOMBRE: KEVIN FERNANDO RAMIREZ ALMANZA

MATRICULA: 1618185    

MATERIA: TERMODINAMICA DE GASES Y VAP.

GRUPO: 001     SALON: 9101

HORA: M1       DIAS: L,M,V        

CAPITULO 3: PROPIEDADES DE LAS SUSTNCIAS PURAS.

“TERMINOLOGIA DE LAS SUSTANCIAS PURAS”

1) Sustancia Pura: Es toda sustancia que tiene su composición química homogénea e invariante

2) Fases de una Sustancia Pura: Sólido, Líquido y Gaseosa. Dependiendo de los valores de presión y temperatura una sustancia puede estar como sólido, líquido o vapor o presentarse en dos o tres fases a la vez.

3) Procesos de Cambio de una Sustancia Pura.

Existen en la naturaleza muchas situaciones en que dos fases de una sustancia pura coexisten en equilibrio. El agua existe como líquido y vapor en una olla de presión.

A pesar de que todas las fases de las sustancias son importantes, solo se estudiaran las fases de líquido, vapor y su mezcla.

1. Liquido Comprimido o Subenfriado:  Considerando que un contenedor tiene agua a 20°C y 1atm de presión, se dice que bajo estas condiciones se trata de un Líquido Comprimido, es decir que no está a punto de evaporarse.
2. Liquido Saturado: Al incrementar la temperatura y esta llegue a los 100°C dentro del contenedor, el agua seguirá siendo líquido, pero si aumentamos más la temperatura, entonces ahora ocasionara que se evapore. Un líquido que está a punto de evaporarse se le conoce como Liquido Saturado.
3. Vapor Saturado: Ahora una vez que la ebullición comienza, el aumento de temperatura se detendrá hasta que el líquido se evapore por completo. Durante este proceso lo único que cambia es el volumen.

En este momento cualquier perdida de calor provocara que el vapor comience a condensarse, Un vapor a punto de condensarse recibe el nombre de Vapor Saturado.

1.  Vapor Sobrecalentado: Si la temperatura sigue aumentando y es un vapor que no está a punto de condensarse, entonces se dice que es un Vapor Sobrecalentado.
2. Mezcla de Liquido-Vapor Saturado: En el proceso de evaporación, una sustancia pasa de su condición de líquido saturado a vapor saturado por lo que la sustancia existe como parte líquida y como parte vapor. La calidad tiene importancia sólo dentro de la campana. No tiene significado en las regiones de líquido comprimido o vapor sobrecalentado. Su valor se encuentra entre 0 y 1.
3. Temperatura de Saturación: Cualquier líquido en su punto de ebullición se le llama también líquido saturado y consecuentemente, el punto de ebullición es también conocido como temperatura de saturación.
4. Presión de Saturación: Es aquella en donde ocurre la ebullición de una Sustancia Pura.

La gráfica de Psat contra Tsat da una curva característica para cada sustancia pura y se conoce como curva de saturación de líquido-vapor. Figura 1.1 [pic 3]

Fig. 1.1: Curva de saturación líquido-vapor de una sustancia pura (los valores numéricos corresponden al agua).

1. Calores Latentes: El calor necesario para provocar el cambio de estado completo de una unidad de masa de la sustancia dada se denomina calor latente.

• Fusión: De estado sólido a líquido.
• Sublimación: De sólido a gas o a la inversa, sin pasar por el estado líquido.
• Vaporización o Evaporación: De líquido a gas.
• Condensación: De vapor a líquido.
• Solidificación: De líquido a sólido.

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1. Punto Crítico: Es aquel límite para el cual el volumen de un líquido es igual al de una masa igual de vapor o, dicho de otro modo, en el cual las densidades del líquido y del vapor son iguales.
2. Línea o Punto Triple: Es aquel en el cual coexisten en equilibrio el estado sólido, el estado líquido y el estado gaseoso de una sustancia. Se define con una temperatura y una presión de vapor.

1. Diagramas de Estado y Diagrama de Fase: Los diagramas de estado permiten representar los distintos cambios de estado que experimentan las sustancias. Estos son los diagramas P-v y T-v.

El diagrama de fase únicamente representa las tres fases para cualquier sustancia. Este es el diagrama P-T.

• Temperatura vs Volumen Especifico (T-v): En este diagrama se pueden apreciar inicialmente tres regiones: la región de líquido comprimido, que es la región a la izquierda de la campana, la región de vapor sobrecalentado que es región a la derecha de la campana y la región de Líquido + Vapor saturados que es aquella que se halla dentro de la campana. La que se encuentra marcada como línea de P constante es toda la línea que comienza en la región de líquido comprimido, pasa por dentro de la campana y termina en la región de vapor sobrecalentado. No es solo el último segmento sino la línea completa.
  Nótese el carácter ascendente que tiene la línea de presión constante de izquierda a derecha, ya que en el diagrama P-v, ésta no   sube sino que baja. [pic 5]

A la línea que pertenece a la campana y baja hacia la izquierda del punto crítico la podemos llamar línea de líquido saturado, y a la línea que baja hacia la derecha del punto crítico la podemos llamar línea de vapor saturado.

Es importante mencionar que la campana está formada por los puntos de líquido saturado y de vapor saturado de infinitas líneas de presión constante, de modo que el que se presenta en el gráfico es solo un caso particular a cierta T y P determinadas.[pic 6]

• Presión vs Volumen Especifico (P-v): En comparación con el diagrama T-v, este diagrama tiene dos grandes diferencias. La primera es que la línea que era de presión constante pasa a ser una línea de temperatura constante, y la segunda, que dicha línea desciende de izquierda a derecha en lugar de ascender. 
• Presión vs Temperatura (P-V): Este diagrama también se conoce como diagrama de fase porque es posible identificarlas al estar separadas por tres líneas. La línea de sublimación es la que separa la fase sólida de la fase vapor, la de vaporización separa la fase líquida de la fase vapor y la línea de fusión separa la fase sólida de la fase líquida. Nótese que hay una desviación en la línea de fusión dependiendo de si la sustancias se expande o se contrae al congelarse.
  Las tres líneas antes mencionadas convergen en el punto triple, el cual 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. 

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1. Ecuación de Gas Ideal: La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética).[pic 8]

• Gas ideal: Un gas ideal es un gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí.

• Masa molar: La masa molar de una sustancia dada es una propiedad física definida como su masa por unidad de cantidad de sustancia
• ¿Es el Vapor de H₂o un Gas Ideal?

No lo es,A presiones por debajo de 10 kPa, el vapor de agua puede tratarse como un gas ideal, independientemente de su temperatura, con error insignificante (menos del 0.1 por ciento).  A altas presiones, sin embargo, la hipótesis de gas ideal presenta errores inaceptables, sobre todo en las proximidades del punto crítico y la línea de vapor saturado. En aplicaciones de aire acondicionado, el vapor de agua en el aire puede ser tratado como un gas ideal. ¿Por qué?  En aplicaciones en planta de energía usando vapor, sin embargo, las presiones involucradas son muy altas, Porcentaje de error involucrados en por lo tanto, las relaciones de gas ideal el supuesto de que el vapor es un gas ideal, y la región en la que no se deben utilizar. El vapor puede ser tratado como un gas ideal con menos de 1 porciento de error.

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