Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS
Vapor saturado
v g
v f
Líquido saturado
≡
v prom
Vapor
húmedo
forman una mezcla homogénea (Fig. 3-33). Entonces, las propiedades de esta
“mezcla” serán las propiedades promedio del vapor húmedo en consideración.
Esto se ejemplifica a continuación.
Un recipiente contiene un vapor húmedo. El volumen ocupado por el
líquido saturado es V f , mientras que el volumen del vapor saturado es V g . El
volumen total V es la suma de los dos:
Al dividir entre m t , se obtiene
V V f V g
V m v ¡ m t v prom m f v f m g v g
m f m t m g ¡ m t v prom 1m t m g 2v f m g v g
v prom 11 x 2v f x v g
puesto que x m g /m t . Esta relación se puede expresar también como
FIGURA 3-33
Por convención, un sistema de dos fases
se puede tratar como una mezcla homogénea.
v prom v f xv fg
x v prom v f
v fg
1m 3 >kg2
donde v fg v g v f . Si se despeja la calidad, se obtiene
(3-4)
(3-5)
P o T
Con base en esta ecuación, la calidad se puede relacionar con las distancias
horizontales en un diagrama P-v o T-v (Fig. 3-34). A una temperatura o
presión dadas, el numerador de la ecuación 3-5 es la distancia entre el estado
real y el estado del líquido saturado, mientras el denominador es la longitud
de toda la línea horizontal que une los estados de líquido saturado y vapor
saturado. Un estado de calidad de 50 por ciento queda a la mitad de la línea
horizontal.
Es posible repetir el análisis anterior para la energía interna y la entalpía,
con los siguientes resultados:
AB
x =
AC
v prom – v f
A
B
v fg
C
u prom u f xu fg
h prom h f xh fg
1kJ>kg2
1kJ>kg2
(3-6)
(3-7)
Todos los resultados tienen el mismo formato, y se pueden resumir en una
sola ecuación como
v f v prom
v g
v
y prom y f xy fg
FIGURA 3-34
La calidad se relaciona con las distancias
horizontales en diagramas P-v y T-v.
donde y es v, u o h. El subíndice “prom” (para “promedio”) normalmente
se elimina para simplificar. Los valores de las propiedades promedio de los
vapores húmedos están siempre entre los valores del líquido saturado y las
propiedades de vapor saturado (Fig. 3-35). Es decir,
y f y prom y g
Por último, todos los estados de vapor húmedo se localizan bajo la curva de
saturación; por lo tanto, para analizar vapores húmedos todo lo que se necesita
son los datos de líquido y de vapor saturados (tablas A-4 y A-5 para el caso
del agua).