Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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MEZCLAS DE GAS-VAPOR
Aire
25 °C, 1 atm
m a = 1 kg
m v =
0.01 kg
m v, máx =
0.02 kg
kg H 2 O
Humedad específica: ω = 0.01
kg aire seco
Humedad relativa: φ = 50%
FIGURA 14-5
La humedad específica es la cantidad
real de vapor de agua por 1 kg de aire
seco, mientras que la humedad relativa
es la proporción entre la cantidad real de
humedad en el aire y la cantidad máxima
de humedad que el aire pudiera contener
a esa temperatura.
donde
(14-10)
Si se combinan las ecuaciones 14-8 y 14-9, también se puede expresar la
humedad relativa como
f
P g
P sat a T
vP
10.622 v2P g
y v 0.622fP g
P fP g
(14-11a, b)
La humedad relativa varía de 0 para aire seco a 1 para aire saturado. Advierta
que la cantidad de humedad que el aire puede contener depende de su temperatura.
Por lo tanto, la humedad relativa del aire cambia con la temperatura
aunque su humedad específica permanezca constante.
El aire atmosférico es una mezcla de aire seco y vapor de agua, por ello
la entalpía del aire se expresa en términos de las entalpías del aire seco y del
vapor de agua. En la mayor parte de las aplicaciones prácticas, la cantidad
de aire seco en la mezcla de aire-vapor de agua permanece constante, pero
la cantidad de vapor de agua cambia. En consecuencia, la entalpía del aire
atmosférico se expresa por unidad de masa del aire seco, y no por unidad de
masa de la mezcla de aire-vapor de agua.
La entalpía total (una propiedad extensiva) del aire atmosférico es la suma
de las entalpías del aire seco y del vapor de agua:
(1 + ω) kg de
aire húmedo
Al dividir entre m a se obtiene
H H a H v m a h a m v h v
Aire seco
1 kg
h a
Humedad
ω kg
h g
o
h
H
m a
h a
m v
m a
h v h a h v
h h a vh g
1kJ>kg aire seco2
(14-12)
h = h a + ωh g ,kJ/kg de aire seco
FIGURA 14-6
La entalpía de aire húmedo (atmosférico)
se expresa por unidad de masa de
aire seco, no por unidad de masa de aire
húmedo.
Habitación
5 m × 5 m × 3 m
T = 25 °C
P = 100 kPa
φ = 75%
FIGURA 14-7
Esquema para el ejemplo 14-1.
puesto que h v h g (Fig. 14-6).
Observe también que la temperatura ordinaria del aire atmosférico se
conoce como la temperatura de bulbo seco para diferenciarla de otras formas
de temperatura que deben estudiarse.
EJEMPLO 14-1 La cantidad de vapor de agua en el aire
de una habitación
La habitación de 5 m 5 m 3 m que se representa en la figura 14-7,
contiene aire a 25 °C y 100 kPa, a una humedad relativa de 75 por ciento.
Determine a) la presión parcial del aire seco, b) la humedad específica, c) la
entalpía por unidad de masa del aire seco y d) las masas del aire seco y del
vapor de agua en el cuarto.
Solución Se indica la humedad relativa del aire en un cuarto. Se va a determinar
la presión del aire seco, humedad específica, entalpía y las masas de
aire seco y del vapor de agua en el cuarto.
Suposición El aire seco y el vapor de agua en el cuarto son gases ideales.
Propiedades El calor específico a presión constante del aire a la temperatura
del cuarto es c p 1.005 kJ/kg · K (tabla A-2a). Para el agua a 25 °C, se
tiene que T sat 3.1698 kPa y h g 2 546.5 kJ/kg (tabla A-4).