Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 12
En procesos de cambio de fase líquido-vapor y sólido-vapor a
presiones bajas, puede aproximarse como
Los cambios en la energía interna, la entalpía y la entropía
de una sustancia simple compresible se expresan en términos
únicamente de la presión, el volumen específico, la temperatura
y los calores específicos como
o
ln P 2
P 1
sat
Para calores específicos, existen las siguientes relaciones
generales:
h fg
R T 2 T 1
T 1 T 2
du c v dT T P
T v
ds
c p
T dT
c v
v T
c p
P T
c p,T c p0,T T
v
T dP
P
T 2 P
T 2 v
T 2 v
T 2 P
c p c v T v 2
T
0
P
P
sat
P dv
dh c p dT v T v
T dP
P
c v
ds
T dT P
T dv
v
2 v
T dP
2
P
P
v T
c p c v
vT 2
donde b es la expansividad volumétrica y a es la compresibilidad
isotérmica, definidas como
1
v v
T P
y
1
v v
P T
La diferencia c p c v es igual a R para gases ideales y cero
para sustancias incompresibles.
El comportamiento de la temperatura de un fluido durante
un proceso de estrangulamiento (h constante) se describe
mediante el coeficiente de Joule-Thomson, que se define como
JT T
P h
El coeficiente de Joule-Thomson es una medida del cambio en
la temperatura de una sustancia con presión durante un proceso
a entalpía constante, y puede expresarse también como
JT
1
c p
v
T v
T
P
Los cambios de entalpía, energía interna y entropía de gases
reales pueden ser determinados con precisión utilizando cartas
generalizadas de desviación de entalpía o entropía, para
tomar en cuenta la desviación respecto del comportamiento de
gas ideal mediante las siguientes relaciones:
h 2 h 1 h 2 h 1 ideal R u T cr Z h2
Z h1
u 2 u 1 h 2 h 1 R u Z 2 T 2 Z 1 T 1
s 2 s 1 s 2 s 1 ideal R u Z s2
Z s1
donde los valores de Z h y Z s se definen a partir de las cartas
generalizadas.
REFERENCIAS Y LECTURAS RECOMENDADAS
1. A. Bejan, Advanced Engineering Thermodynamics, 2a. ed.
Nueva York: Wiley, 1997.
2. K. Wark, Jr. Advanced Thermodynamics for Engineers.
Nueva York: McGraw-Hill, 1995.
PROBLEMAS*
Derivadas parciales y relaciones asociadas
12-1C ¿En qué se distinguen las derivadas parciales y las
derivadas ordinarias?
12-2C Considere la función z(x, y), sus derivadas parciales
(0z/0x) y y (0z/0y) x y la derivada total dz/dx.
a) ¿Cómo se comparan las magnitudes (0x) y y dx?
b) ¿Cómo se comparan las magnitudes (0z) y y dz?
c) ¿Hay alguna relación entre dz, (0z) x y (0z) y ?
12-3C Considere una función z(x, y) y su derivada parcial
(0z/0y) x . ¿Puede esta derivada parcial ser todavía una función
de x?
* Los problemas marcados con “C” son preguntas de concepto y se
exhorta a los estudiantes a contestarlas todas. Los problemas marcados
con una “E” están en unidades inglesas, y quienes utilizan unidades SI
pueden ignorarlos. Los problemas con un ícono son de comprensión
y se recomienda emplear un software como EES para resolverlos.