Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 3
P
Punto
crítico
saturado
Línea
Región
de vapor
sobrecalentado
Región
de líquido
comprimido
de líquido
de vapor
T 2 = const. > T 1
Línea
Región de mezcla
saturada líquido-vapor
saturado
T 1 = const.
v
FIGURA 3-18 (continuación)
b) Diagrama P-v de una sustancia pura.
a hervir. Durante este proceso de evaporación, tanto la temperatura como la
presión permanecen constantes, pero el volumen específico aumenta. Una vez
que se evapora la última gota de líquido, la reducción adicional en la presión
produce otro aumento en el volumen específico. Observe que durante el proceso
de cambio de fase no se quitó ninguna de las pesas; si así se hiciera la
presión disminuiría y en consecuencia también lo haría la temperatura [puesto
que T sat f (P sat )], por lo que el proceso ya no sería isotérmico.
Cuando el proceso se repite para otras temperaturas, se obtienen trayectorias
similares para los procesos de cambio de fase. Al conectar mediante una
curva los estados de líquido saturado y vapor saturado, se obtiene el diagrama
P-v de una sustancia pura, como ilustra la figura 3-18b).
Ampliación de los diagramas
para incluir la fase sólida
Los dos diagramas de equilibrio desarrollados hasta ahora representan estados
de equilibrio en los que sólo están presentes las fases líquida y de vapor. Sin
embargo, es posible ampliar estos diagramas para incluir a la sólida, así como
a las regiones de saturación sólido-líquido y sólido-vapor. Los principios básicos
analizados junto con el proceso de cambio de fase líquido-vapor se aplican
del mismo modo a los de sólido-líquido y sólido-vapor. La mayor parte
de las sustancias se contraen durante un proceso de solidificación (es decir,
congelación), pero otras, como el agua, se expanden cuando se congelan. Los
diagramas P-v para los dos grupos de sustancias se muestran en las figuras
3-20a) y 3-20b), y ambos diagramas difieren sólo en la región de saturación
sólido-líquido. Los diagramas T-v se ven muy similares a los diagramas P-v,
en especial para sustancias que se contraen cuando se congelan.
P = 1 MPa
T = 150 °C
Calor
FIGURA 3-19
La presión en un dispositivo de cilindroémbolo
se puede disminuir al reducir el
peso del émbolo.