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.