Diagramas de fase para sustancias puras y ecuaciones de estado de gas ideal

Diagramas de fase para sustancias puras y ecuaciones de estado de gas ideal

1. Conceptos previos

   • Substancia pura
     • Es aquella que tiene una composición química fija en cualquier parte y es homogénea. El agua y gases como el nitrógeno, helio y el aire gaseoso son ejemplos de substancias puras.
   • Características de los sólidos
     • Tienen formas determinadas y sus moléculas o átomos quedan en posiciones fijas y se requiere de una alta energía para lograr un cambio de fase.
   • Características de los líquidos
     • Un líquido se define como aquel que adquiere el volumen y forma del recipiente que lo contiene y que tiene la capacidad de fluir.
   • Características de los gases
     • Un gas ocupa todo el volumen que lo contiene, ya que las moléculas están bastante alejadas en comparación al estado sólido o líquido.

2. Procesos con cambios de estado.

   • Fusión
     • Cambio de fase de solido a líquido.
   • Evaporación
     • Cambio de fase de líquido a gas.
   • Condensación
     • Cambio de fase de gas a líquido.
   • Solidificación
     • Cambio de fase de líquido a sólido.
   • Sublimación
     • Cambio de fase de sólido a gas.

3. Comportamiento del agua a diferentes temperaturas

   • • El estado (2) es un líquido saturado.
     • El proceso de (2) a (3) muestra un vapor húmedo.
     • El estado (3) es un vapor saturado.
     • El proceso de (3) a (4) representa un vapor sobrecalentado.
     • El proceso de (1) a (2) representa un líquido comprimido.

4. Diagramas

   • Diagrama Presión Temperatura (P – T)
     • Cuando se grafican los valores de temperatura y presión la curva que se genera es como la mostrada en la figura.
   • Diagrama Presión volumen específico (P - V)
     • Maneja
       • Líquido comprimido. Líquido saturado. Vapor húmedo. Vapor saturado. Vapor sobrecalentado.
         • • • La ecuación nos permite conocer el volumen especifico de un vapor saturado, o también si conocemos el volumen específico del vapor húmedo podemos encontrar su título o humedad.
   • Parámetros en la zona del vapor húmedo
     • Para la zona del vapor húmedo estableceremos dos parámetros que van a identificar un vapor húmedo. ➢ Titulo o calidad de vapor “X”. ➢ Humedad “Y” .
       • • El titulo tiene un rango de: 0 < X <100
       • • La suma del título más la humedad da el 100 % X + Y = 100 %
   • Diagrama Temperatura Volumen específico (T - V)
     • Maneja
       • Líquido comprimido. Líquido saturado. Vapor húmedo. Vapor saturado. Vapor sobrecalentado.
   • Diagrama Temperatura Entropía (T – S)
     • Para elaborar este diagrama ahora debemos graficar los parámetros de Temperatura y Entropía, valores que se toman de las tablas de vapor.
       • • La entropía para un vapor húmedo se determina
   • Diagrama Entalpia Entropía (h – S)
   • Diagrama Presión Entalpia (P – h
     • Este diagrama también se le conoce como diagrama de Mollier aplicado a refrigerantes y sistemas de refrigeración.
       • • Para calcular la entalpia de un vapor húmedo, se aplica la formula

5. Tablas de vapor

   • Típicamente es usada para determinar la temperatura de saturación del vapor a partir de la presión del vapor o viceversa, presión a partir de la temperatura de saturación del vapor, entre otras cosas.

6. Gas Ideal

   • Es una substancia simple compresible, pura de naturaleza y sigue a la ecuación de estado
     • Fórmulas
       • Pv = Ru T
         • De donde: P = Presión. v = Volumen específico molar. Ru = Constante universal de los gases. T = Temperatura absoluta.
       • PV = MRT
         • Siendo V el volumen y M la masa del gas Ideal
           • Representa la relación de la presión, el volumen la masa, la constante particular del gas y su temperatura.
       • Pv = RT
         • Representa la relación entre la presión, el volumen específico, la constante particular del gas y su temperatura
       • Otra forma conocida de manejar al gas ideal es, mediante la siguiente expresión:
   • Valores de la constante universal de los gases
   • Calor específico
     • Se debe expresar para dos tipos de procesos, uno a presión constante y otro a volumen constante.
       • El primero está en función a la energía interna y el segundo con respecto a la entalpia.
   • Energía Interna
   • Entalpía
   • Entropía
   • Relación de calores específicos

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