Tablas de propiedades (con ejercicios resueltos) - Clase 6 Termodinámica

Summary

En esta clase de termodinámica, Gabriel Fernando García Sánchez explica el uso de las tablas de propiedades para analizar sistemas termodinámicos, cómo éstas permiten relacionar propiedades como la temperatura, volumen y presión de una sustancia. Detalla cómo se interpretan en diferentes fases, desde líquido comprimido hasta vapor sobrecalentado, y presenta ejemplos prácticos para el uso correcto de estas tablas en distintos escenarios. También menciona el uso de la interpolación lineal cuando no se encuentran valores exactos en las tablas y brinda consejos sobre herramientas útiles para facilitar estos cálculos.

Takeaways

• 📚 La termodinámica es la ciencia de la energía y sus transformaciones en los sistemas, definidos como sistemas cerrados (masa fija) o abiertos (región en el espacio).
• 📝 Las propiedades de un sistema incluyen volumen, masa, temperatura y presión, y las tablas de propiedades ayudan a relacionarlas.
• 🌡️ El estado de un sistema compresible simple puede definirse mediante dos propiedades intensivas independientes.
• 📊 Las tablas de propiedades se utilizan para relacionar variables como la temperatura, presión y volumen específico de una sustancia.
• 💧 En el diagrama de fases, una sustancia puede estar en estados como líquido comprimido, mezcla saturada o vapor sobrecalentado.
• ⚙️ La entalpía (H) es una propiedad que representa la energía interna más la presión por el volumen, y se usa para calcular energía absorbida o liberada.
• 🔑 La calidad o título (x) de una mezcla indica el porcentaje de vapor en una mezcla líquido-vapor, siendo 0% líquido saturado y 100% vapor saturado.
• 📐 Las ecuaciones para calcular propiedades como volumen específico, entalpía y energía interna en mezclas saturadas toman en cuenta el porcentaje de vapor.
• 🔄 La interpolación lineal se utiliza para calcular valores que no se encuentran directamente en las tablas de propiedades.
• 📖 Se recomienda el uso de calculadoras que permiten realizar regresiones lineales para interpolar entre puntos de una tabla.

Q & A

¿Qué es la termodinámica?

La termodinámica es la ciencia que estudia la energía y sus transformaciones en los sistemas. Se encarga de analizar cómo la energía cambia y se transfiere entre diferentes formas en distintos tipos de sistemas.

¿Qué se entiende por 'sistema' en termodinámica?

En termodinámica, un sistema es la porción del universo que se elige para analizar. Puede ser un sistema cerrado (masa fija sin intercambio de masa) o un sistema abierto (una región en el espacio donde puede haber intercambio de masa y energía).

¿Cuáles son algunas de las propiedades de un sistema en termodinámica?

Las propiedades de un sistema incluyen volumen, masa, temperatura y presión. Estas propiedades permiten describir el estado y comportamiento del sistema.

¿Qué es el postulado de estado en termodinámica?

El postulado de estado indica que el estado de un sistema compresible simple queda completamente definido con solo dos propiedades intensivas independientes. Conociendo dos propiedades, se pueden determinar todas las demás del sistema.

¿Para qué sirven las tablas de propiedades en termodinámica?

Las tablas de propiedades se usan para relacionar propiedades de una sustancia, como temperatura y volumen específico, para determinar otras propiedades como presión o energía interna. Estas tablas facilitan los cálculos manuales al proporcionar valores específicos sin necesidad de ecuaciones complejas.

¿Qué representa la entalpía y cómo se calcula?

La entalpía representa la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico. Se calcula como la suma de la energía interna y el producto de la presión por el volumen (H = U + PV).

¿Qué es la calidad o título de una mezcla líquido-vapor?

La calidad, también conocida como título, es una propiedad que indica el porcentaje de vapor en una mezcla líquido-vapor. Si el título es 0, la mezcla es líquido saturado, y si es 1, es vapor saturado. Se calcula como la relación entre la masa de vapor y la masa total de la mezcla.

¿Cómo se determina si una sustancia es vapor sobrecalentado?

Una sustancia se considera vapor sobrecalentado si su temperatura o presión es mayor a las de saturación, o si el volumen específico, energía interna o entalpía son mayores que los valores de vapor saturado. En este caso, se utilizan las tablas de vapor sobrecalentado.

¿Qué es un líquido comprimido y cómo se identifican sus propiedades?

Un líquido comprimido es una sustancia cuya presión es mayor que la de saturación, o cuya entalpía y volumen específico son menores que los valores de líquido saturado. Las propiedades se pueden determinar con la tabla de líquidos comprimidos o aproximarse a los valores de líquido saturado.

¿Cómo se usa la interpolación lineal para encontrar propiedades termodinámicas intermedias?

La interpolación lineal se usa cuando una propiedad específica no se encuentra en las tablas. Al tener valores superiores e inferiores, se asume una relación lineal entre ellos para estimar el valor intermedio. Se utiliza la fórmula de la recta para obtener la propiedad deseada.