VAPOR SATURADO Y VAPOR SOBRECALENTADO

INSTITUTO TECNOLOGICO DE TEHUACAN

TERMODINAMICA

TRABAJO DE INVESTIGACION

ROBERTO SOLIS GONZALEZ

ING.BIOQUIMICA 5 SEMESTRE

VAPOR SATURADO Y VAPOR SOBRECALENTADO

Una vez que empieza la ebullición, el aumento de temperatura se detiene hasta que se evapora el líquido, es decir, si la presión se mantiene constante, durante el proceso de cambio de fase la temperatura también lo hará. Durante un proceso de ebullición, el único cambio observable es un gran aumento en el volumen y una disminución constante en el nivel de líquido como resultado de una mayor cantidad de este convertido en vapor.

En un momento el cilindro contiene cantidades iguales de líquido y vapor (mezcla saturada de líquido y vapor). Conforme continúa la transferencia de calor, el proceso de evaporización continuara hasta evaporarse la última gota de líquido (vapor saturado). En este punto el cilindro está lleno de vapor, el cual se halla en el borde de la fase liquida y cualquier cantidad de calor que pierda lo hará condensarse (cambio de fase de vapor a liquido). Un vapor que está a punto de condensarse se llama vapor saturado, y una sustancia entre los estados 2 y 4 se conoce como vapor húmedo o mezcla saturada de líquido vapor, debido a que en este estado las fases liquida y de vapor existen en equilibrio.

Una vez completado, el proceso de cambio de fase descrito anteriormente termina y se alcanza una región de una sola fase (en este caso vapor). En este punto, transferir más calor da como resultado un aumento de temperatura y de volumen específico. Un vapor que no está a punto de condensarse (es decir, que no es vapor saturado) se denomina vapor sobrecalentado.

Si todo el proceso anterior se invierte, enfriando el agua mientras se mantiene la presión en el mismo valor, el agua regresara al estado 1 trazando de nuevo la misma trayectoria, y de esta manera la cantidad de calor liberado corresponderá a la cantidad de calor agregada mediante el proceso de calentamiento.

TEMPERATURA

La Temperatura es una propiedad de la materia que está relacionada con la sensación de calor o frío que se siente en contacto con ella. Cuando tocamos un cuerpo que está a menos temperatura que el nuestro sentimos una sensación de frío, y al revés de calor. Sin embargo, aunque tengan una estrecha relación, no debemos confundir la temperatura con el calor.

Cuando dos cuerpos, que se encuentran a distinta temperatura, se ponen en contacto, se producen una transferencia de energía, en forma de calor, desde el cuerpo caliente al frío, esto ocurre hasta que las temperaturas de ambos cuerpos se igualan. En este sentido, la temperatura es un indicador de la dirección que toma la energía en su tránsito de unos cuerpos a otros.

La medida

El instrumento utilizado habitualmente para medir la temperatura es el termómetro. Los termómetros de líquido encerrado en vidrio son los más populares; se basan en la propiedad que tiene el mercurio, y otras sustancias (alcohol coloreado, etc.), de dilatarse cuando aumenta la temperatura. El líquido se aloja en una burbuja -bulbo- conectada a un capilar (tubo muy fino). Cuando la temperatura aumenta, el líquido se expande por el capilar, así, pequeñas variaciones de su volumen resultan claramente visibles.

Escalas

Actualmente se utilizan tres escalas para medir la temperatura, la escala Celsius es la que todos estamos acostumbrados a usar, la Fahrenheit se usa en los países anglosajones y la escala Kelvin de uso científico.

PRESION DE SATURACION

¿Qué es?

La presión de vapor es la presión de un sistema cuando el sólido o liquido se hallan en equilibrio con su vapor.

Los vapores y los gases, tienden a ocupar el mayor volumen posible y ejercen así sobre las paredes de los recintos que los contienen, una presión también llamada, fuerza elástica o tensión. Para determinar un valor sobre esta presión se divide la fuerza total por la superficie en contacto.

¿Con que propiedad se relaciona?

La regla de fases establece que la presión del vapor de un líquido puro es función única de la temperatura de saturación. Vemos pues que la presión de vapor en la mayoría de los casos se puede expresar como

Pvp = f (t)

La cual podría estar relacionada con cualquier otra propiedad intensiva de un líquido saturado ( o vapor), pero es mucho mejor relacionarla directamente con la temperatura de saturación.

¿Cómo se relaciona?

La presión de vapor de un líquido se relaciona con la temperatura por medio de la ecuación de Claussius Clapeyron, sin embargo existen muchas ecuaciones que estudian esta propiedad de los fluidos, pero de todas maneras estas ecuaciones pueden referirse a la ecuación de Clapeyron:

Ln P2/P1 = (DH/R) vaporización (1/T1-1/T2)

Esta ecuación mediante pasos matemáticos, puede convertirse en:

Ln Pvp = A+B/T

La gráfica del logaritmo de la presión del vapor y el reciproco de la temperatura absoluta es una recta. La ecuación anterior no es una mala aproximación pero en general esta curva realmente tiene unas curvaturas pequeñas que muestran así que esta aproximación tampoco es la mejor. Estas curvas las observamos exagerando un poco el dibujo, de la siguiente manera:

CALOR LATENTE Y CALOR SENSIBLE

Calor sensible es aquel que recibe un cuerpo y hace que aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su Estado. En general, se ha observado experimentalmente que la cantidad de calor necesaria para calentar o enfriar un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo y a la diferencia de temperaturas. La constante de proporcionalidad recibe el nombre de calor específico.

El nombre proviene de la oposición a calor latente, que se refiere al calor "escondido", es decir que se suministra pero no "se nota" el efecto de aumento de temperatura, ya que por lo general la sustancia a la que se le aplica aumentará su temperatura en apenas un grado centígrado, como un cambio de fase de hielo a agua líquida y de ésta a vapor. El calor sensible sí se nota, puesto que aumenta la temperatura de la sustancia, haciendo que se perciba como "más caliente", o por el contrario, si se le resta calor, la percibimos como "más fría".

SUSTANCIA PURA

Llamamos sustancia pura a cualquier material que tiene unas propiedades características que la distinguen claramente de otras.

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