Sustancias puras y primera ley de la termodinámica
JG Ramirez MTrabajo21 de Noviembre de 2022
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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA (S)
Unidad 2 - Tarea 3 – Sustancias puras y primera ley de la termodinámica
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Introducción
A través del siguiente trabajo, desarrollaremos y profundizaremos nuestros conocimientos en la Primera ley de l Termodinámica, conociendo las Sustancias puras, sus fases, procesos de cambio, diagramas y tablas las cuales aprenderemos a usar para conocer las propiedades de estas sustancias bajo diferentes condiciones de Temperatura y Presión.
Guía para consultar las referencias de la Tarea 3 – Sustancias puras y primera ley de la termodinámica
Para desarrollar cada ejercicio, el estudiante debe revisar el entorno de Aprendizaje y hacer uso de los recursos educativos sugeridos en Contenidos y referentes bibliográficos. Se sugiere revisar de acuerdo con cada temática los siguientes contenidos, donde se especifica el subtema, libro de consulta y las páginas de lectura.
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Propiedades de las sustancias puras | Fases de una sustancia pura | Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.) | 112-113 |
Diagrama de propiedades | Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.) | 118-125 | |
Tablas de propiedades | Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.) | 126-135 | |
Análisis de energía en sistemas cerrados | Trabajo de frontera móvil | Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.) | 166-171 |
Balance de energía | Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.) | 173-177 | |
Energía interna, entalpía y calores especifcos | Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.) | 184-233 | |
Análisis de masa y energía de volúmenes de control | Conservación de masa | Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.) | |
Análisis de energía en sistemas estacionarios | Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.) | 184-233 | |
Algunos dispositivos de ingeniería de flujo estacionario | Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.) | 234-291 |
Desarrollo de los ejercicios de la Tarea 3 – Sustancias puras y primera ley de la termodinámica
De acuerdo con las indicaciones de la guía de actividades y rúbrica de evaluación de la Tarea 3 - Sustancias puras y primera ley de la termodinámica, se presenta el desarrollo de los ejercicios 1, 2, 3 y 4. [pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]
Figura 1. Diagrama PV del agua y factor de compresibilidad
Tabla 1. Desarrollo del ejercicio 1 (Individual) Teórico
El estudiante debe responder en cada espacio con sus propias palabras y en máximo 3 renglones de acuerdo con la Figura 1. No pegas imágenes.
Cuál es la fase en la que se encuentra la zona (círculos azules en Figura 1): | Definir con sus propias palabras y en máximo 6 renglones los siguientes términos | Consultar en las tablas de vapor un ejemplo que cumpla con la zona asignada y escriba las variables de acuerdo con su ejemplo (no pegue imágenes) | |
Estudiante 1 (indicar el nombre) | Zona 1 Fase: Mezcla saturada | Liquido comprimido: No está a punto de evaporarse, en esta fase, el líquido se encuentra frio. | Se cumplen las condiciones de líquido comprimido:
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Estudiante 2 (indicar el nombre) | Zona 2 Fase: Vapor Sobrecalentado | Mezcla saturada: Es la combinación equilibrada entre el estado liquido y el estado gaseoso, se consideran que ambas están en condición de saturación | T = 40 °C P = 7,3851 MPa V = 0,001008 m3/kg |
Estudiante 3 (indicar el nombre) | Zona 3 Fase: Líquido Saturado | Vapor sobrecalentado: Es aquel que presenta una temperatura mayor a su temperatura de vaporación | 200 °c 1MPa 0,1 m3/kg |
Estudiante 4 (indicar el nombre) | Zona 4 Fase: Líquido comprimido | Vapor saturado: Es cuando el líquido hervido llega a su punto de ebullición | 9.5963KPa 45ºC |
Estudiante 5 (indicar el nombre) | Zona 5 Fase: Vapor sobrecalentado | Liquido saturado: se inicia el proceso de ebullición, la temperatura permanece constante y se aumenta el volumen especifico | T = 45.81 °C P = 0,01 MPa V = 14,670 m3/kg |
Tabla 2. Desarrollo del ejercicio 2 (Individual)
Seleccionar un estudiante y completar la tabla empleando las tablas de vapor. Indicar y escribir los cálculos realizados para estimar las otras propiedades. En fase indicar si es liquido comprimido, liquido saturado, vapor saturado, mezcla saturada o vapor sobrecalentado.
T °C | P, Kpa | h, kJ/kg (Entalpia) | X (calidad) | U kJ/kg (Energía interna) | v kJ/kg (Volumen específico) | Fase | |
Estudiante 1 (indicar el nombre) | 129.31 | 265 | 1631.296 | 0.5 | 1541.014 | 0,3414764 | Equilibrio de fases |
100 | 400 | 419.17 | - | 419.06 | 0.001043 | Liquido comprimido | |
Estudiante 2 (indicar el nombre) | 151.83 | 500 | 2748.1 | 1 | 2560.7 | 0.37483 | Vapor saturado |
200 | 1554.9 | 2715.3 | 0.96 | 2525,16 | 0,122222 | Zona de saturación | |
Estudiante 3 (indicar el nombre) | 150 | 700 | 632.18 | - | 631.66 | 0.001091 | Liquido comprimido |
250 | 3976.2 | 1200.2 | 0.067 | 1182,61 | 0,004511 | región de vapor húmedo | |
Estudiante 4 (indicar el nombre) | 130 | 270.28 | 2350,09 | 0.83 | 2200,2 | 0,554547 | Zona de saturación |
250 | 3976.2 | 2286,41 | 0.7 | 2145,47 | 0,0354351 | Zona de saturación | |
Estudiante 5 (indicar el nombre) | 199,8 | 1550 | 851,27 | 0 | 849,48 | 0,0011564 | Liquido saturado |
320 | 2300 | 3061,78 | - | 2802,24 | 0,1142664 | Vapor sobrecalentado |
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