Guía Temática N° 2 - UTN - Universidad Tecnológica Nacional
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL MENDOZA TERMODINÁMICA TÉCNICA GUÍA DE ESTUDIO - TEMA II - PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS UNIDAD II: Propiedades de las Sustancias Puras: Definición y comportamiento. Diagramas pv; pT y Tv de una sustancia pura. Superficie pvT de la sustancia pura. Estados de agregación: Fase vapor, Fase líquida y Fase sólida. Vapor saturado, vapor saturado húmedo, vapor sobrecalentado, líquido saturado, líquido comprimido. Presión de vapor, temperatura de saturación. Título o calidad de un vapor húmedo. Tablas de propiedades de las sustancias puras. DEFINICIÓN Y COMPORTAMIENTO: En adelante consideraremos SUSTANCIA PURA a toda sustancia que exista en la naturaleza cuya composición, en cualquier estado en que se encuentra sea la misma. Al decir estado estamos considerando también el estado de agregación (sólido, líquido o gaseoso), con la salvedad que ahora a estos estados de agregación los designaremos FASES para no confundir con los estados termodinámicos que mencionamos y definimos en el TEMA I. El estudiante se ocupará de mencionar ejemplos de las sustancias puras que, a su juicio, son comunes y de uso frecuente en procesos industriales de ingeniería. ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... La TERMODINÁMICA, como cualquier ciencia que surge de la necesidad de explicar y predecir el comportamiento del universo en que vivimos, se basa fundamentalmente en la observación de los sistemas y en la modelización matemática de los fenómenos observados. Es por ello que comenzaremos a describir el comportamiento de uno de los sistemas más usados en Ingeniería. Las sustancias puras. De ellas elegiremos una muy abundante y útil por sus propiedades. EL AGUA. D:\430943165.doc 1 Autor: Ing. Héctor Valent 10/12/2003 Tomemos un dispositivo simple, como el de la figura, y analicemos que sucede cuando el contenido es un kilogramo de agua y le proporcionamos calor. A modo de ejercicio, los estudiantes por grupos y haciendo uso del "torbellino de ideas" tratará de explicar lo que sucede, partiendo del estado (A), habiendo fijado condiciones iniciales de presión y temperatura, hasta el estado (C) y definirá con ayuda del docente cada uno de los estados típicos por los que pasa el sistema y como se los identifica o caracteriza. Se analizará luego qué sucede cuando se varían las condiciones iniciales y se procederá a representar (en forma esquemática) los distintos estados en sistemas de ejes coordenados Cartesianos eligiendo adecuadamente las coordenadas en cada caso. (Duración máxima del ejercicio 30 minutos más 10 de exposición). Definir en cada caso: FASE VAPOR: Vapor Saturado ................................................................................................................... ................................................................................................................... Vapor húmedo ................................................................................................................... ................................................................................................................... Vapor sobrecalentado ................................................................................................................... ................................................................................................................... FASE LÍQUIDA: Líquido saturado...................................................................................... D:\430943165.doc 2 Autor: Ing. Héctor Valent 10/12/2003 ................................................................................................................. Líquido subenfriado o comprimido........................................................... ................................................................................................................. Propiedades características de las sustancias puras en los distintos estados de equilibrio: Presión de vapor........................................................................................... Temperatura de saturación: ......................................................................... Volumen específico: ..................................................................................... Densidad: ..................................................................................................... ¿Cómo se identifica el estado de un vapor saturado húmedo? ¿Qué otra propiedad se requiere para fijar un estado de vapor húmedo? ¿Cuál es el valor del volumen específico de un vapor húmedo? Defina TÍTULO O CALIDAD de un vapor húmedo........................................ ....................................................................................................................... ¿Cómo se calcula?....................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... Analizar diversos recorridos por los gráficos anteriores y explicar lo que sucede con el sistema a lo largo de ellos, indicando en cada caso los estados particulares. Que se entiende por curva límite inferior y curva límite superior. ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... Cómo se designa al estado particular en que las curvas anteriores tienen un punto común. ....................................................................................................................... Defina los PARÁMETROS CRÍTICOS. TABLAS DE PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS: ( Con tablas de diversas sustancias a la vista) Analice las propiedades conocidas, su distribución y lectura, uso y unidades. (Ver tabla de TEMPERATURA correspondiente a las propiedades del agua para un rango de doscientos grados con intervalos de cinco. PROPAGUA-GUÍAII). Representar gráficamente los valores de la columna 1 y 5, D:\430943165.doc 3 Autor: Ing. Héctor Valent 10/12/2003 tomando como ordenadas los valores de Temperatura y como abscisas los del volumen del líquido. En otro gráfico lo mismo pero con las columnas 1 y 6. Analice los gráficos y saque conclusiones. ANOTACIONES D:\430943165.doc 4 Autor: Ing. Héctor Valent 10/12/2003
