FASES TERMODINAMICOS DEL AGUA

Resumen— Una fase termodinámica es cualquier parte homogénea de un sistema que físicamente distinta, Cada fase en un sistema está separada de las demás fases por interfaces llamadas "fronteras de fase". En un sistema que consiste en agua evaporándose, existen dos fases, líquida y gaseosa, y la fronteras son las paredes de lo que contiene esta sustancia, las dos fases son distintas debido a que sus propiedades como la densidad y volumen específico, etc. son distintas. la relación entre presiones y temperaturas de saturación líquido - vapor, se concibe en las curvas de vaporización o condensación de las sustancias, además la temperatura de fusión o congelación de una sustancia depende de la presión, aunque está variación no es muy grande. En un estado de saturación tenemos la calidad tanto de vapor como de agua líquida la cual es la fracción de alguna fase en el estado de saturación, obtenido como resultado de el volumen específico con otros volúmenes concretados al gas y liquido de las sustancias, datos que otorgan las tablas termodinámicas.

Abstrac— A thermodynamic phase is any homogeneous part of a system that physically distinct, each phase in a system is separated from other phases by interfaces called "phase boundaries". In a system consisting of water evaporates, there are two phases, liquid and gas, and the boundaries are walls which contains this substance, the two phases are different because their properties such as density and specific volume, etc.. are different. the relationship between the saturation pressure and temperature vapor - liquid curves conceived in vaporization or condensation of the substances, and the melting or freezing of a substance depends on the pressure, but is not very large variation. In a state of saturation have the quality of both steam and liquid water which is the result of the specific volume concretized other gas volumes and liquid substances that provide data thermodynamic tables.

Índice de Términos— Fases termodinámicas, Volumen, Volumen Específico, Masa, Calidad, Presión , Temperatura, Tiempo.

Objetivo

Identificar estados, procesos y fases termodinámicas.

INTRODUCCIÓN

El agua una sustancia común y vital para la vida que también cumple funciones muy significativas en la industria, para este caso es cometida a condiciones climáticas de la ciudad de Bogotá y es la analizada a continuación, así como la variación de sus estados termodinámicos en función de la presión, de la temperatura y de su volumen especifico. Comprobamos comportamientos termodinámicos que presenta el agua en maquinaria común de la industria como calderas acu-tubulares, calderas, piros tubulares e intercambiadores de calor entre otros. La base de la práctica fue la visualización del líquido entrando a la campana de saturación pasando por diferentes estados termodinámicos que posteriormente analizaremos mediante una gráfica, y además experimentamos el crítico cambio que existe en la variación tan abrupta de temperatura y presión representada en la interacción del agua evaporándose e instantáneamente interactuar con agua líquida con temperatura mucha menor y evidenciar un comportamiento de agitación y aumento de presión en Un balón de destilación lleno de agua, el cual es puesto sobre un mechero, y además se introduce un termómetro, el balón se convierta en un sistema termodinámico abierto. posteriormente se enciende el mechero produciendo que el agua se caliente a una temperatura constante donde el agua cambia gradualmente el estado termodinámicos hasta llegar a la zona denominada campana de saturación, donde el agua empieza a cambiar de fase liquida a fase sólida, allí se tomaron datos en una relación temperatura por tiempo, en la segunda parte del procedimiento se cierra el sistema y se chorrea en la parte superficial del balón agua a temperatura baja alrededor de 2 ºC , lo cual produce un brusco cambio en el agua que se encuentra en la campana de saturación haciendo que baje su temperatura y su presión aumente de igual manera que internamente dentro del globo se genere una diferencia de presión respecto a la presión atmosférica al ser un sistema cerrado por lo cual se genera el riesgo de romper el balón cuando las presiones se igualen al momento de abrir el sistema termodinámico.

MARCO TEORICO

Para que el agua pueda pasar de estado líquido a gaseoso y viceversa requiere de cierta cantidad de tiempo de transición, este fenómeno se conoce como saturación y ocurre en condiciones de presión y temperatura únicas. En resumen, cuando el agua está bajo ciertas condiciones de presión, se tendrá una temperatura única en la cual ocurrirá la saturación y, de la misma manera, cuando el agua está bajo ciertas condiciones de temperatura, se tendrá una presión única en la cual ocurrirá la saturación.

Un ejemplo clásico es el agua hirviendo: en Bogotá, el agua puede hervir a una temperatura aproximada de 92 ºC, mientras que en una ciudad a nivel del mar como Cartagena, el agua hierve a 100 ºC. Esto ocurre gracias a la menor presión atmosférica que existe en ciudades muy por encima del nivel del mar.

MATERIALES

Balón Aforado con corcho agujerado para insertar termómetro

Soporte universal

Nuez

Beaker

Termómetro

Agua

Hielo

Guantes

Mechero

Trípode y asbesto

PROCEDIMIENTO

Evaporación de agua: En el balón aforado se puso una cantidad de agua a conveniencia (200ml) y se puso a hervir con el mechero bunsen y el trípode. Se hizo un registro de temperaturas y tiempos cada ciertos segundos.

Una vez a hirvió el agua, con el guante se colocó suavemente el corcho al cual se le tuvo que insertar previamente el termómetro, se registró la temperatura, de vuelta al recipiente y se colocó en la nuez con mucho cuidado. Se bañó el balón con agua con hielo ayudándonos de un Beaker. Repitiendo el proceso de baño hasta que se logró llegar a una temperatura mínima eliminando el efecto de ebullición, se registró al menos 7 temperaturas en cada procedimiento. Finalmente se tomó la masa del agua y el volumen del sistema, esto es importante para determinar el volumen específico, el cual es constante en el proceso de enfriamiento

ANALISIS DE DATOS

iv.i ecuaciones y formulas

Densidad:  = (masa (kg))/(volumen (m^3))

Volumen específico:  = (volumen (m^3))/(masa (kg))

Calidad (fracción gas) : x = ( - vf)/(vg-vf)

Calidad (fracción liquida) x = 1- ( - vf)/(vg-vf)

donde:

vf / vg : (m^3/kg)

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