Laboratorio N°2
Identificación de estados en diagramas
P-vs- v y T-vs- v del Agua
Objetivo General:
-
Utilizar correctamente los diagramas de propiedades P-vs- v y T-vs- v para identificar
estados y analizar procesos.
Objetivos Específicos:
-
Definir los estados termodinámicos y la región de fase en que se encuentra el agua en cada
uno de los casos estudiados.
Identificar estados termodinámicos en los diagramas de propiedades temperatura –
volumen específico (T-vs- v) y presión – volumen específico (P-vs- v).
Identificar procesos isobáricos, isotérmicos e isocóricos en los diagramas T-vs- v y P-vs-v
Usar las tablas de propiedades y los criterios establecidos en clases para definir la región
de fase o mezcla de fases en la que se encuentra un estado.
Usar las tablas de propiedades del agua y el software TermoGraf V5.7 para determinar
propiedades, una vez los estados han sido definidos.
Graficar procesos donde alguna propiedad permanece constante.
Materiales:
1.
2.
Computadora de escritorio o portátil.
Software TermoGraf V5.7 Marco Teórico:
Una sustancia pura es cualquier sustancia cuya composición química es invariante en toda su
extensión, sin importar que haya cambio de fase. El agua, hierro y cobre, son algunos ejemplos
típicos de sustancias puras.
Comúnmente, en Termodinámica, seleccionamos sustancias puras para su estudio; es decir, ellas
se convierten en nuestro sistema termodinámico y sus características están determinadas por su
estado.
A diferencia del uso común del término estado, conocido hasta el momento por las bases de
química; en Termodinámica, un estado es la condición del sistema, descrita por sus propiedades.
Es importante recordar el postulado de estado que nos indica que el estado de un sistema
compresible simple se define por completo mediante dos propiedades intensivas independientes.
Una vez definido el estado todas las demás propiedades intensivas pueden ser determinadas.
Algunas propiedades a pesar de siempre ser intensivas son independientes sólo en ciertas regiones
de fases. Por ejemplo, la temperatura y presión sólo son independientes una de otra en las regiones
de una sola fase. En la región de mezcla saturada la temperatura y la presión no son independientes.
Una vez definido, se pueden utilizar las tablas de propiedades para encontrar cualquier propiedad
que se requiera en la solución de problemas prácticos.
Dependiendo de la naturaleza química; así como de la cantidad y tipo de interacciones energéticas
a través de estos, ocurrirán cambios en su estado; en mayor o menor magnitud. Un proceso es un
cambio de un estado de equilibrio a otro. Las propiedades cambian de un estado a otro en un
proceso. En la práctica es posible identificar la ocurrencia de diversos tipos de procesos, entre ellos
los más comunes:
•
•
•
Proceso Isobárico: A presión constante.
Proceso Isotérmico: A temperatura constante.
Proceso Isocórico o Isométrico: A volumen constante.
Procedimiento:
1. Abrir el software TermoGraf V5.7. El instructor le dará indicaciones de configuración y
uso del software requeridas.
2. Completar la Tabla N°1 que contiene ciertas propiedades del agua en distintos estados,
todas ellas expresadas en unidades del sistema internacional. Utilice sus tablas de
propiedades del agua. Adicionalmente, obtenga la tabla de propiedades de estos estados,
dada por el software TermoGraf V5.7
Tabla N°1. Datos de propiedades de los estados a estudiar, en unidades del sistema internacional
Estado
1
Región
P (kPa
2
3000
3
4000
5
8100
)
T (°C)
275
v ( 𝒎𝟑 / Kg)
0.0135
X (%)
10.644
0.0484
333.27
Tabla N°2. Datos propiedades de los estados a estudiar, en unidades del sistema ingles
Estado
1
2
Región
P (kPa )
T (°C)
566.50
1000
450
3
500
4
300
v ( 𝒎𝟑 / Kg)
X (%)
100
0.3648
0.2042
Análisis:
1. ¿Los valores obtenidos con las tablas de propiedades son similares a los obtenidos mediante
TermoGraf V5.7? Explique las posibles causas de las diferencias en caso de encontrarlas y
calcule un porcentaje de error promedio entre datos calculados con las tablas y con el
software.
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2. Atendiendo a lo que nos indica el Postulado de Estado, ¿Los estados en que se da una
propiedad específica y la calidad de la sustancia cumplen con dicho Postulado? Explique.
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Notas
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Observación: Las tablas presentadas en esta guía pueden ser modificadas a criterio del instructor
y la coordinación del laboratorio; con el debido cuidado de proponer estados definidos por
completo, atendiendo al Postulado de Estado.
Referencia:
1. Çengel, Y., Boles, M., 2008, TERMODINÁMICA, Sexta Edición, McGraw-Hill.
2. Wark, Kenneth Jr.; Richards, Donald “Termodinámica” 6ta Edición; Editorial Mc-Graw Hill;
España, 200
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