Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 3
T, °C
373.95
Punto crítico
P = 25 MPa
P = 22.06 MPa
P = 15 MPa
P = 8 MPa
P = 1 MPa
P = 0.1 MPa
P = 0.01 MPa
Líquido
saturado
Vapor
saturado
0.003106
v, m 3 /kg
FIGURA 3-16
Diagrama T-v de procesos de cambio de fase a presión constante de una sustancia pura
a diferentes presiones (los valores numéricos son para el agua).
toria muy similar a la del proceso realizado con presión de 1 atm, como se
muestra en la figura 3-16, aunque hay algunas diferencias notables: primero,
a 1 MPa el agua hervirá a una temperatura mucho más alta (179.9 °C), y
segundo, el volumen específico del líquido saturado es más grande y el del
vapor saturado más pequeño que los valores correspondientes bajo la presión
de 1 atm. Es decir, la línea horizontal que conecta los estados de líquido y
vapor saturados es más corta.
Para el caso del agua, a medida que aumenta la presión, esta línea de saturación
se acorta (Fig. 3-16) y se convierte en un punto cuando la presión
alcanza el valor de 22.06 MPa. Este punto se llama punto crítico y se define
como el punto en el que los estados de líquido saturado y de vapor saturado
son idénticos.
La temperatura, la presión y el volumen específico de una sustancia en el
punto crítico se denominan, respectivamente, temperatura crítica T cr , presión
crítica P cr y volumen específico crítico v cr . Para el agua, las propiedades del
punto crítico son P cr 22.06 MPa, T cr 373.95 °C y v cr 0.003106 m 3 /kg.
Para el helio, estos valores son 0.23 MPa, –267.85 °C y 0.01444 m 3 /kg. En el
apéndice, las propiedades críticas para diferentes sustancias se presentan en la
tabla A-1.
A presiones superiores a la presión crítica no hay un proceso distinto de
cambio de fase (Fig. 3-17), pero el volumen específico de la sustancia aumenta
de forma continua y en todo momento sólo hay una fase presente. Al final se
asemeja al vapor, pero no se podrá decir cuándo ocurrió el cambio. Por encima
T
T cr
Líquido
v cr
P > P cr
P cr
Punto
crítico
Cambio
de fase
Vapor
P < P cr
FIGURA 3-17
A presiones supercríticas (P > P cr ), no
hay proceso definido de cambio de fase
(ebullición).
v