Grfica de la temperatura contra la energa trmica aadida cuando 1 g inicialmente a 30 oC se convierte en vapor a 120 oC.
Hielo
Hielo + agua
Agua
Agua + vapor
Vapor
62,7 395,7 814,7 3074,7 -30
0
50
100
T(oC)
A B
C
D E
Se calienta el hielo
Se funde el hielo
Se calienta el agua
Se evapora el agua
Se calienta el vapor
120
TABLAS DE PROPIEDADES
vf volumen especfico del lquido saturado
vg volumen especfico del vapor saturado vfg diferencia entre vg y vf (es decir, vfg = vg vf)
Estados de lquido saturado y de vapor saturado
El subndice f se emplea para denotar propiedades de un
lquido saturado y el subndice g para expresar las propiedades
de vapor saturado; el subndice fg, denota la diferencia entre los
valores de vapor saturado y lquido saturado de la misma
propiedad, por ejemplo:
La cantidad hfg es la entalpa de vaporizacin (o calor latente de
vaporizacin) y representa la cantidad de energa necesaria para
evaporar una masa unitaria de lquido saturado a una temperatura o presin determinadas.
Un recipiente rgido contiene 50 kg de agua lquida saturada a 90 oC.
Determine la presin en el recipiente y el volumen del mismo.
P = Psat a 90 o
C = 70,183 kPa (Tabla A-4)
El volumen especfico del lquido saturado
a 90 oC es:
v = vf a 90 o
C = 0,001036 m3/kg (Tabla A-4)
Entonces el volumen total del recipiente es
Solucin:
V = mvf = (50 kg)(0,001036 m3/kg) = 0,0518 m3
Un dispositivo que consta de cilindro-mbolo contiene 2 pies3 de vapor
de agua saturado a 50 psia de presin. Determine la temperatura y la
masa del vapor dentro del cilindro.
Solucin:
Una masa de 200 gramos de agua lquida saturada se evapora por
completo a una presin constante de 100 kPa. Determine a) el cambio de
volumen y b) la cantidad de energa transferida al agua.
Solucin:
a) El cambio de volumen por unidad de masa durante el
proceso de evaporacin es vfg, que es la diferencia entre
vg y vf. Al tomar de la tabla A-5 estos valores a 100 kPa y
sustituir, se obtiene:
vfg = vg - vf = 1,6941 0,001043 = 1,6931 m3/kg
Por lo tanto
V = m.vfg = (0,2 kg)(1,6931 m3/kg) = 0,3386 m3
b) La cantidad de energa necesaria para evaporar una
masa unitaria de sustancia a una determinada presin es
la entalpa de evaporacin a esa presin, que es hfg
2257.5 kJ/kg para el agua a 100 kPa. Por lo tanto, la
cantidad de energa transferida es:
m.hfg = (0,2 kg)(2 257,5 kJ/kg) = 451,5 kJ
Mezcla saturada de lquido-vapor Para analizar esta mezcla (vapor hmedo) de manera apropiada, es
necesario conocer en qu proporciones se hallan dentro de la mezcla
las fases lquida y de vapor. Esto se consigue definiendo una nueva
propiedad llamada la calidad o ttulo x como la razn entre la masa de
vapor y la masa total de la mezcla:
Donde: mtotal = mlquido + mvapor = mf + mg
0 1: vapor hmedo x 1: vapor saturado 0: lquido saturado
En forma general: yprom = yf + xyfg yf yprom yg
Donde: y = v, u o h
Un recipiente rgido contiene 10 kg de agua a 90 oC. Si 8 kg del agua
estn en forma lquida y el resto como vapor, determine a) la presin en
el recipiente y b) el volumen del recipiente.
Un recipiente de 80 L contiene 4 kg de vapor hmedo a una presin de 210
kPa. Determine a) la temperatura, b) la calidad, c) la entalpa del y d) el
volumen que ocupa la fase de vapor.
Vapor sobrecalentado
El sobrecalentado se caracteriza por:
Presiones menores (P < Psat a una T dada)
Temperaturas superiores (T > Tsat a una P dada)
Volmenes especficos superiores (v > vg a una P o T dada)
Entalpas superiores (h > hg a una P o T dada)
Determine la entalpia del agua a 20 psia y 400 oF.
Determine la temperatura del agua en un estado donde P = 0,5 MPa y
h = 2890 kJ/kg.
T, 0C P, kPa u, kJ/kg x Descripcin de la fase
200 0,6
125 1600
1000 2950
850 0,0
Para el agua, determine las propiedades faltantes y las descripciones de
fase en la siguiente tabla:
Un dispositivo de cilindro-mbolo contiene inicialmente 1,4 kg de agua
lquida saturada a 200 oC. Entonces, se transmite calor al agua, hasta
que se cuadruplica el volumen, y el vapor slo contiene vapor saturado.
Determine a) el volumen del recipiente, b) la temperatura y presin
finales.