Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 3
proceso de cambio de fase a presión constante se ilustra en la figura 3-11 a
partir de un diagrama T-v.
Si todo el proceso anterior se invierte, enfriando el agua mientras se mantiene
la presión en el mismo valor, el agua regresará al estado 1 trazando de
nuevo la misma trayectoria, y de esta manera la cantidad de calor liberado
corresponderá a la cantidad de calor suministrada durante el proceso de calentamiento.
En la vida cotidiana, “agua” significa agua líquida y “vapor” indica vapor
de agua. Sin embargo, en termodinámica tanto el agua como el vapor significan
sólo una cosa: H 2 O.
Temperatura de saturación y presión
de saturación
Quizá no sea ninguna sorpresa saber que el agua comienza a hervir a 100 °C;
sin embargo, en sentido estricto, decir “el agua hierve a 100 °C” es incorrecto.
El enunciado correcto es “el agua hierve a 100 °C a 1 atm de presión”.
En el ejemplo anterior, la única razón por la que el agua comenzó a hervir a
100 °C fue porque la presión se mantuvo constante a 1 atm (101.325 kPa). Si
la presión dentro del cilindro se elevara a 500 kPa añadiendo pesas en la parte
superior del émbolo, el agua empezaría a hervir a 151.8 °C. Es decir, la temperatura
a la cual comienza a hervir el agua depende de la presión; en consecuencia,
si la presión es constante, sucede lo mismo con la temperatura de
ebullición.
A una determinada presión, la temperatura a la que una sustancia pura
cambia de fase se llama temperatura de saturación, T sat . Del mismo modo,
a una temperatura determinada, la presión a la que una sustancia pura cambia
de fase se llama presión de saturación, P sat . A una presión de 101.325 kPa,
T sat es de 99.97 °C; mientras que a una temperatura de 99.97 °C, P sat es de 101.325 kPa.
(Como se explicó en el capítulo 1, a 100.00 °C, P sat es 101.42 kPa en el ITS-90.)
Las tablas de saturación que muestran la presión de saturación en función
de la temperatura (o temperatura de saturación contra la presión) están disponibles
prácticamente para todas las sustancias. En la tabla 3-1 se ofrece, para
Estado 4
P = 1 atm
T = 100 °C
Calor
FIGURA 3-9
A 1 atm de presión, la temperatura permanece
constante en 100 °C hasta que se
evapora la última gota de líquido (vapor
saturado).
Estado 5
P = 1 atm
T = 300 °C
Calor
FIGURA 3-10
Conforme se transfiere más calor, la temperatura
del vapor empieza a aumentar
(vapor sobrecalentado).
T, °C
300
100
Líquido
20 1
2 Mezcla 3
saturada 4
comprimido
Vapor
sobrecalentado
P = 1 atm
5
v
FIGURA 3-11
Diagrama T-v para el proceso de calentamiento
del agua a presión constante.