PET 206 P1

TERMODINAMICA

Ing. Oscar Vargas Antezana

TemaNro.2 PropiedadesdelasSustanciasPuras1. SUSTANCIA PURA Es la sustancia cuyas composiciones qumicas estn bien definidas. Es aquella sustancia de composicin qumica definida Agua H 2O Aire Nitrgeno N 2 Helio He Dixido de carbono CO2 Amoniaco HN 3 Dixido de Nitrgeno NO2 Monxido de carbono CO Tambin es una mezcla homognea (de una fase o de 2 fases) Una sola fase aire 2 fases hielo agua Gasolina (mezcla homognea sustancia pura) C8 H18 2. FASES DE UNA SUSTANCIA PURA FASES DE LAS SUSTANCIAS PURAS

SLIDOAu

LQUIDO

GASN2

Hg Estructura ordenada < fuerzas de atraccin > distancias intermoleculares

Estructura Slida > fuerzas de atraccin < distancias intermoleculares

Estructura desordenada

Diego Arredondo

-1-

29/09/2008-UAGRM

PET 206 P1 3. CAMBIOS DE FASE SLIDO F V S LIQUIDO

TERMODINAMICA

Ing. Oscar Vargas Antezana

Sublimacin

C GAS 3.1. Ebullicin Es cuando la presin del lquido alcanza la presin atmosfrica.T C

Sublimacin Inversa

Las propiedades se mantienen constantes

m3

kg

Lquido Comprimido 2 Lquido Saturado Mezcla Saturada Lquido Vapor Vapor Saturado Vapor Sobrecalentado (Sistema Cerrado)

Diego Arredondo

-2-

29/09/2008-UAGRM

PET 206 P1

TERMODINAMICA

Ing. Oscar Vargas Antezana

VAPOR

1atm 20CLQUIDO COMPRIMIDO

1atm 100C+ LQUIDO SATURADO

H 2O+ LATENTE 100C MEZCLA LQUIDO- VAPOR

1atm 100C+ VAPOR SATURADO

1atm 20C+ VAPOR SOBRECALENTADO

4. DIAGRAMA DE PROPIEDADES 4.1. DIAGRAMA T Vs. V

4.2. DIAGRAMA P Vs. V

4.3. DIAGRAMA P Vs. T

Diego Arredondo

-3-

29/09/2008-UAGRM

PET 206 P1

TERMODINAMICA

Ing. Oscar Vargas Antezana

5. TABLA DE PROPIEDADES C T 85 90 95

kPaP

kg

f

fg

m3

g

f = volumen especifico del liquido g = volumen especifico del vapor fg = f gT Ps P T

Diego Arredondo

-4-

29/09/2008-UAGRM

PET 206 P1T C

TERMODINAMICA

Ing. Oscar Vargas Antezana

X = calidad o ttulo de vapor Toma valores comprendidos entre 0 y 1 0 sistema compuesto de lquido ( 0% )

1 sistema compuento por vapor (100% )

m3

kg

X=

mv mv = 100 Calidad o ttulo del vapor mt ml + mv

Estado Vapor Sobrecalentado Estado Lquido Comprimido T T U U h h P P 6. PROBLEMAS Un tanque rgido contiene 50kg de agua lquida saturada a 90C. Determine la presin en el tanque y el volumen de este. Datos m = 50kg T C T = 90 C Ps = ?

=?

Diego Arredondo

f = 0.001036 -5-

m3

kg

m 29/09/2008-UAGRM

3

kg

PET 206 P1

TERMODINAMICA

Ing. Oscar Vargas Antezana

V= 2 pies 3

T = 90 C Ps = 70.14kPa f = 0.001036 m

3

kg

=

V m V = * m = 0.001036 *50 kg m kg

3

V = 0.0518m3 Un dispositivo de cilindro embolo contiene 2 pies 3 de vapor de agua saturado a 50psia de presin. Determine la temperatura del vapor y la masa del vapor dentro del cilindro.

Datos V = 2 pies 3 P = 50 psia T = ??

P psia

m = ??

g = 8.518

ft 3 blm

m3

kg

Ps = 50 psia T = 281.03 F g = 8.518 ft

3

lbm

g =

2 ft 3 V V m= = = 0.2348lbm g 8.518 ft 3 lbm m

Diego Arredondo

-6-

29/09/2008-UAGRM

PET 206 P1

TERMODINAMICA

Ing. Oscar Vargas Antezana

Un tanque rgido contiene 10kg de agua a 90C. Si 8kg de agua estn en la forma lquida y el resto en vapor determine: a) La presin del tanque Datos t = 90 C m = 10kgmv = 2kg ml = 8kg P = ?? V = ??

T C

f = 0.001036

m3

kg

g = 2.361

m3

kg

m3

kg

VAPOR 10kg

H 2O

De tablas a 90C: P = 70.14kPa

f = 0.001036 m g = 2.361 m3

3

kg

kg

b) El volumen del tanque

Diego Arredondo

-7-

29/09/2008-UAGRM

PET 206 P1

TERMODINAMICA V = V f + Vg

Ing. Oscar Vargas Antezana

V f = f * m = 0.001036 m kg *8 kg = 8.22 103 m3 V = m Vg = g * m = 2.361 m3 kg * 2 kg = 4.722m33

V = 8.22 103 m3 + 4.722m3 = 4.730m3 Un recipiente de 80lt, contiene 4kg de refrigerante 134-a a una presin de 160kPa. Determine: Datos St = 134 a V = 80lm = 4kg P = 160kPa

P kPa

f = 0.0007435 m

3

kg

g = 0.1229 m

3

kg

m3

kg

a) La temperatura del refrigerante P = 160kPa = 0.1MPa T = 15.62 C b) La calidad del vapor V 80 103 m3 m3 m3 = 0.02 y fg = 0.1229 0.0007435 = 0.1221565 = = m 4kg kg kg

f f ( 0.02 0.0007435 ) m X= = = g f fg 0.1221565 m kg2

2

kg

= 0.157637

c) La entalpa del refrigerante

h f = 29.78 kJ kg h h f = Xh fg hg = 237.97 kJ kg ; h = Xh fg + h f = 0.157637 * 208.18 + 29.78 h fg = 208.18 kJ kg h = 62.597 kJ kg d) El volumen ocupado por la fase del vapor

Diego Arredondo

-8-

29/09/2008-UAGRM

PET 206 P1

TERMODINAMICA

Ing. Oscar Vargas Antezana

mv mv = m * X = 4kg *0.1576 = 0.631kg m V g = g Vg = g * mv = 0.1229 m3 kg *0.631 kg mv X= V = 0.07749m3 Un recipiente rgido cerrado con un volumen de 0.5m3 , se calienta con una placa elctrica. Inicialmente el recipiente contiene agua como una mezcla bifsica de lquido saturado y vapor saturado a 1bar y un titulo de 0.5; tras calentarlo, la presin de eleva a 1.5bar. Representar los estados inicial y final en diagrama T-V y determinar: Datos V = 0.5m3 1 = 2 1 P = 1bar = 100kPa 1 X = 0.5 2 { P2 = 1.5bar T = ?? C c a) La temperatura en C para cada estado 3 f = 0.001043 m kg h f = 417.46 kJ kg 3 a P = 1bar g = 1.6940 m kg hg = 2675.5 kJ kg 1 T1 = 99.63 C

estado mg = ?? kg c estado Pf = ? m f ms

f = 0.001053 m kg h f = 467.11 kJ kg 3 a P2 = 1.5bar g = 1.1593 m kg hg = 2693.6 kJ kg T1 = 11.37 C3

b) La masa de vapor presente en cada estado en kg. f X= 1 = X * ( g f ) + f g f

1 = 0.5* (1.6940 0.001043) + 0.001043 = 0.8475 m=V V 0.5 m ; m= = = 0.589kg m 0.8475 m3 kg mg1 = X * m mg1 = 0.5*0.589 mg1 = 0.2949kg En sistemas cerrados = ctte 1 = v23

3

kg

Diego Arredondo

-9-

29/09/2008-UAGRM

PET 206 P1

TERMODINAMICA X=2

Ing. Oscar Vargas Antezana

2 f 0.8475 0.001053 = g f 1.1593 0.0010532 2

X = 0.73 mg2 = X 2 * m = 0.73*0.589 mg2 = 0.4304kg c) La presin del recipiente si este sigue calentando hasta que solo contenga vapor saturado. P = 211kPa

= f + X g f =1 g

0

0

0

g = v de tablas a = 0.8475 m3

kg

Mpa

m

3

kg

0.200 0.8857 x 0.8475 0.225 0.7933 P = 0.2103Mpa 3 a = 0.8475 m kg P = 210.3kPa

Diego Arredondo

- 10 -

29/09/2008-UAGRM