clase 7 sust. pura 14 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH

“SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

SEMESTRE 2014- I

NELLY CASTRO VICENTEnellyraquelca@hotmail.com

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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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NELLY CASTRO VICENTE

nellyraquelca@hotmail.com