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• Ilse Ahuja

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UNIDAD II  PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS (GASES) Propiedades de las sustancias puras.: Una sustancia pura que tiene una composición química fija en cualquier parte se le llama sustancia pura, el agua, nitrógeno y el hielo son sustancias puras. Una sustancia pura no debe de estar conformada por un solo elemento o compuesto químico. Una mezcla de dos o más fases de una sustancia pura sigue siendo una sustancia pura, siempre que la composición de las fases sea la misma, como agua en su fase de vapor y líquida o mezcla de hielo y agua líquida, pero aire en su fase de vapor y líquido no es una sustancia pura ya que tienen diferentes composiciones ya que se condensa solamente el vapor de agua, esto es debido a que los componentes del aire tienen diferentes puntos de condensación. Fases de una sustancia pura: Son 3 principales (solido, liquido, gaseoso), una sustancia puede tener varias fases dentro de la principal, coda una con distinta estructura molecular. Por experiencia se sabe que las sustancias existen en fases diferentes, a temperatura y presión ambiente, el cobre es un solido a temperatura ambiente, el mercurio es un liquido a igual temperatura y en nitrógeno un gas, pero en conclusiones distintas todos podrían encontrarse en diferentes fases. Liquido comprimido: El agua existe en fase liquida y se le denomina “liquido comprimido”, lo cual significa que no está apunto de evaporarse. Liquido saturado: Un liquido que esta apunto de evaporarse se llama “liquido saturado” .tenemos que tomar en cuenta que aun no existe una porción de vapor ya que en esta fase es cuando esta a punto de comenzar a crearse vapor. Vapor húmedo:Cuando nos referimos a vapor húmedo es en el momeno en que consideramos cierto porcentaje de vapor en una mezcla (liquido-vapor) y suele denotarse con una X la cual se conoce como calidad. Vapor saturado: Es un vapor que esta en el punto en que se va a condensar. Esta fase hace que la sustancia este completa como vapor y es necesario retirar calor. vapor sobre calentado. Liquido comprimido PPsat a una T dada T>Tsat a una P dada Tvg a una P o T dada vug a una P o T dada u>uf a una P o T dada h>hg a una P o T dada h>hfa una P o T dada diagrama T-V para el proceso de calentamiento del agua a presión constante. En las sustancias puras, se determinan las propiedades con ciertas ecuaciones pero estas son complejas y además consumen mucho tiempo, para resolver de una manera más fácil y ahorrarnos más tiempo se usan las tablas donde encuentras: temperatura, presión, volumen específico, energía interna y entalpia. 2 sustancias puras son: el agua y el refrigerante 134a (R-134a) Estado de líquido saturado y vapor saturado.

Cantidad de energía que se requiere para evaporar una masa unitaria de líquido saturado a una temperatura o presión determinada. T=100ºc Patm=101.42kpa hfg=2256.4 KJ/ Kg 1.-Un recipiente rígido contiene 50 kg de agua liquida saturada a 90ºc. Determine la presión en el recipiente y el volumen del mismo. De la tabla (A-4) donde: P=Psat@90ºC= 70.184 kpa El volumen específico del líquido saturado a 90ºc es: v=vf@90ºC= .001036 m3/kg (tabla a-4) Entonces el volumen total del recipiente es: V=mv=50kg (.001036 m3/kg)= .0518 m3 2.-Una masa de 200gr de agua liquida se evapora por completo a una presión constante de 100 kpa. Determine: a) cambio de volumen, b) la cantidad de energía transferida al agua. De la tabla A-5 a) v f@100 kpa=.001043 m3/kg vg@100 kpa=1.6141 ∆T=m (vg- v f) = .2kg (1.6141-.001043 )m3/kg =.3386m3 b) la cantidad de energía=m hfg hfg@100 kpa= 2257.7 KJ/KG .2kg (2257.7 KJ/KG)= 451.5 KJ 3.-1 kg de R-134ª llena un espacio de cilindro embolo con carga constante y volumen 0.14m3 a la temperatura de -26.4. Determine el volumen final. siendo la presión constante: [email protected]ºc= 100 kpa siendo el estado final vapor brecalentado, de la tabla A-13 volumen especifico inicial: v1= V 1/m= .14m3/1kg= .14m3/kg de la tabla A-12 Siendo la presión constante: [email protected]ºc= 100 kpa Siendo el estado final vapor sobrecalentado, de la tabla A-13 p2=100 kpa por lo tanto: v2=.30138 m3/kg T2=100 ºc El volumen final es: V2=m v2=1kg(.30138)m3/kg= .30138 m3 4.-Un dispositivo de cilindro embolo contiene inicialmente 1.4kg de agua liquida saturada a 200ºc. Entonces se transmite calor de agua, hasta que se cuadriplica el volumen y el vapor solo contiene vapor saturado. Determine: a) el volumen del tanque b) la temperatura y presión final c) el cambio de energía interna del agua. Datos: m1= 1.4kg, fase inicial=liquido saturado, T1=200ºc T1= 200ºc vf=.001157 m3/kg vg= 850.46 KJ/Kg a) Vinicial=volumen del tanque=mvf=1.4kg(..001157 m3/kg )=.0016198 m3 Como se cuadriplica: 4(0016198 m3)=.0064792 m3 b) Vfinal= Vtaque/m= .0064792 m3/1.4kg= .004628 m3/kg T2=317.3 p2=21,367 kpa v2= 2201.5 KJ/Kg c) ∆v=m(v2 – v1)= 1.4kg(2201.5 - 850.46) KJ/Kg= 1891.456 KJ

5.-Determine la temperatura del agua en un estado de presión 0.5 Mpa y entalpia h=2890 Sustancia pura H2O ¿fase? P=.5 mpa h=2890 KJ/Kg T=? De la tabla A-5 [email protected]= 640.09 [email protected]=2748.1 KJ/Kg h>hg= vapor sobrecalentado De la tabla A-6 en p= .5mpa, se hace una interpolación. T(ºc) h(kJ/kg) 200 2855.8 X 2890 250 2961 T={(250-200)/(2961-2855.8)} (2890- 2855.8)+200 T=216 ºc 6.-Determine el volumen especifico del R-134ª en un estado de T=60ºF y presión=120 psia. ¿Fase? T=60ºF P=120psia v=? De la tabla A-11E Psat@60ºF=72.152psia p>psat= liquido comprimido Tabla A-12E Tsat@120psia=40.49 ºF T