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Propiedades De Los Fluidos Puros


Enviado por   •  11 de Marzo de 2014  •  4.080 Palabras (17 Páginas)  •  917 Visitas

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Unidad II Propiedades de los Fluidos Puros

2.1Sustancias puras.

Una sustancia pura es una sustancia que tiene una composición química fija; es decir que también puede ser una mezcla de varias sustancias o elementos químicos media vez la composición no varíe o sea que sea una mezcla totalmente homogénea. O sea que puede ser aire, combustible búnker, etc., pero no puede ser una mezcla de aceite y agua ya que estos se separan y no forma una mezcla homogénea.

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.

PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS

Liquido comprimido o liquido subenfriado: en una sustancia pura significa que está en estado líquido y que no está a punto de evaporarse sino que le falta una adicción de calor o un cambio negativo en la presión para hacerlo.

Liquido saturado: es aquel que está a punto de evaporarse. Es importante notar que cuando una sustancia pura está como liquido saturado está se halla totalmente en ese estado, como líquido, nada de vapor ya que está a punto de comenzar a crearse a partir del agua líquida saturada.

Vapor saturado o vapor saturado seco: es un vapor que está a punto de condenarse. En esta fase la sustancia está toda como vapor y es necesario retirar calor o aumentar la presión para provocar que se generen gotas de líquido.

Vapor sobrecalentado: es vapor que está a una temperatura más alta que la temperatura de vapor saturado, por lo cual la sustancia sigue estando toda como vapor pero ya no estará a punto de condensarse o de formar pequeñas gotas de liquido.

Calidad de Vapor: La calidad o título del vapor es la fracción molar del vapor en el estado de mezcla que se obtiene a la salida de la turbina. La llamada ley de la palanca de Maxwell determina su valor. En la línea de coexistencia se tiene que:

donde quiere decir cualquier propiedad extensiva --salvo la entalpía libre-- es el título de vapor. Los subíndices se refieren a las propiedades del vapor y del líquido, y el valor de sin subíndice se refiere al punto cuyo título de vapor deseamos conocer.

Si aplicamos esta fórmula a la entalpía no obtenemos resultados puesto que no conocemos la entalpía de b; sin embargo si la usamos con la entropía sí tenemos la respuesta puesto que la entropía de (b)es la entropía de (a). Así pues:

Usando los datos de la tabla de la Sección ``Diagrama '', se obtiene:

Equilibrio de fases

Es sabido que cualquier sistema evoluciona de forma espontánea hasta alcanzar el equilibrio, y que es posible determinar si un sistema está en equilibrio con su entorno si la Suniverso o si las funciones de estado del sistema U, H, A y G permanecen constantes con el tiempo. En caso contrario analizando como variarían estas funciones de estado se puede determinar en que sentido evolucionará el sistema, para lo cual se emplean las ecuaciones de Gibbs.

Así, la condición de equilibrio material en un sistema compuesto por varias fases y especies es:

∑_∝▒〖∑_i▒〖μ_i^α dn_i^α 〗=0〗

Condición que se cumple cuando no hay cambios macroscópicos en la composición del sistema, ni transporte de materia de una fase a otra del sistema.

¿Cómo se alcanza el equilibrio material entre fases?

Suponiendo que se tienen dos fases en equilibrio térmico y mecánico, y que ambas fases contienen el componente i. Si una cantidad dni moles de sustancia fluyen espontáneamente de la fase α a la fase β, debe ser porque con ese flujo G se minimiza:

dG=-SdT+VdP+∑_∝▒〖∑_i▒〖μ_i^α dn_i^α 〗≤0〗

Lo que aplicado a un sistema en equilibrio térmico y mecánico constituido por dos fases:

Como por otra parte, el flujo de ni moles entre las fases implica que

se tiene que:

Como dni se ha definido como un valor positivo, (cantidad de moles de sustancia i que llegan a la fase β, el flujo de materia se debe a que

alcanzándose el equilibrio material cuando los potenciales químicos de la sustancia son iguales en las dos fases:

Así, se puede decir: “En un sistema cerrado en equilibrio termodinámico, el potencial químico de un componente dado es el mismo en todas las fases en las que el componente está presente”.

2.2 Calor latente y sensible

El calor latente es la energía absorbida por las sustancias al cambiar de estado, de sólido a líquido (calor latente de fusión) o de líquido a gaseoso (calor latente de vaporización). Al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se devuelve la misma cantidad de energía. Latente en latín quiere decir escondido, y se llama así porque, al no cambiar la temperatura durante el cambio de estado, a pesar de añadir calor, éste se quedaba escondido. La idea proviene de la época en la que se creía que el calor era una sustancia fluida denominada Flogisto

Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia no cambia de estado, aumenta la temperatura y se llama calor sensible. Se denomina calor sensible al que aplicado a una sustancia hace subir su temperatura.

El nombre proviene de la oposición a calor latente. Éste es calor escondido, se suministra pero no se nota el efecto de aumento de temperatura sobre la sustancia, como un cambio de fase de líquido a vapor; en el calor latente, se nota.

2.3Propiedades volumétricas de los fluidos y sus diagramas PT ,PV y PVT

Las propiedades termodinámicas, como la energía interna y la entalpía, a partir de las cuales se calculan los requerimientos de calor y trabajo de los procesos industriales,

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