Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 3
ración es v fg , que es la diferencia entre v g y v f . Al tomar de la tabla A-5 estos
valores a 100 kPa y sustituir, se obtiene
P, kPa
Por lo tanto,
v fg v g v f 1.6941 0.001043 1.6931 m 3 >kg
Líquido sat.
P = 100 kPa
Vapor sat.
P = 100 kPa
¢V mv fg 10.2 kg211.6931 m 3 >kg2 0.3386 m 3
b) La cantidad de energía necesaria para evaporar una masa unitaria de sustancia
a una determinada presión es la entalpía de evaporación a esa presión,
que es h fg 2 257.5 kJ/kg para el agua a 100 kPa. Por lo tanto, la cantidad
de energía transferida es
mh fg 10.2 kg 212 257.5 kJ >kg 2 451.5 kJ
Comentario Observe que se han considerado los primeros cuatro dígitos decimales
de v fg mientras que el resto no se toma en cuenta. Esto porque v g posee
números significativos solamente hasta los primeros cuatro decimales y se desconocen
los números de los otros lugares decimales. Copiar de la calculadora
todos los dígitos significaría que se está suponiendo v g 1.694100, lo cual
no es necesariamente el caso, ya que bien podría ser que v g 1.694138,
porque este número también se trunca en 1.6941. Todos los dígitos del resultado
(1.6931) son significativos, pero si no se truncara el resultado, se obtendría
v fg 1.693057, lo cual implica falsamente que el resultado es preciso
hasta el sexto decimal.
100
v f v g v
FIGURA 3-31
Esquema y diagrama P-v para el ejemplo
3-3.
1b Mezcla saturada de líquido-vapor
Durante un proceso de evaporación, una sustancia existe como una parte líquida
y otra de vapor, es decir, es una mezcla de líquido saturado y vapor saturado
(Fig. 3-32). Para analizar esta mezcla (vapor húmedo) de manera apropiada, es
necesario conocer en qué proporciones se hallan dentro de la mezcla las fases
líquida y de vapor. Esto se consigue definiendo una nueva propiedad llamada
la calidad o título x como la razón entre la masa de vapor y la masa total de la
mezcla:
donde
x
m vapor
m total
m total m líquido m vapor m f m g
(3-3)
La calidad tiene significado sólo para vapor húmedo, de ahí que para las
regiones de líquido comprimido o de vapor sobrecalentado no lo tenga. Su
valor está entre 0 y 1: la calidad de un sistema compuesto por líquido saturado
es 0 (o 0 por ciento) y la de uno compuesto por vapor saturado es 1 (o
100 por ciento). En vapor húmedo, la calidad puede servir como una de las
dos propiedades intensivas independientes necesarias para describir un estado.
Observe que las propiedades del líquido saturado son las mismas ya sea que
éste exista solo o en una mezcla con vapor saturado. Durante el proceso de
vaporización sólo cambia la cantidad de líquido saturado, no sus propiedades,
y lo mismo sucede con el vapor saturado.
Un vapor húmedo se puede tratar como una combinación de dos subsistemas:
el del líquido saturado y el del vapor saturado. Sin embargo, por lo
general se desconoce la cantidad de masa en cada fase; por lo tanto, suele ser
más conveniente imaginar que las dos fases se encuentran bien mezcladas y
P o T
Estados del líquido saturado
Punto crítico
Vapor sat.
Líquido sat.
Estados del vapor saturado
FIGURA 3-32
Las cantidades relativas de las fases líquida
y de vapor en una mezcla saturada
se especifican mediante la calidad x.
v