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TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE HUIXQUILUCAN

Departamento de Ingeniería Mecatrónica

TERMODINAMICA

“Conceptos básicos de Termodinámica “

Alumno: Ulises Gálvez León Matricula: 17090369

Profesor: Ing. Víctor Esteban Santiago Trejo

Huixquilucan Edo. De México a 08 de marzo del 2019

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INTRODUCCION En este documento de investigación se llevará a cabo una explicación más clara de los conceptos básicos de la termodinámica, pero en principio tenemos que explicar que es. Según la Real Academia Española es “Parte de la física en que se estudian las relaciones entre el calor y las restantes formas de energía.” Una vez aclarado el que es podremos entender mejor hacia a donde esta enfocado Esta parte de la física nos aclarara ciertos fenómenos naturales que vemos en el día a día y como es que se interpretan todos los tipos de energía llevándonos que de toda energía se manifiesta en calor Fardón (2009) “La energía no puede ser destruida, pero puede quemarse. Cada vez que se utiliza la energía, una parte de ella se convierte en calor” (p31) con estos conocimientos previos podremos entender un poco mejor lo investigado

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OBJETIVO GENERAL Desarrollar los conceptos básicos de la termodinámica para su mejor entendimiento en la materia, así como poder entender fenómenos físicos que suceden en el día a día ya que nuestro objeto de estudio en la física es nuestro entorno desde el por que un globo aerostático se eleva hasta el por que el sol y nuestro planeta nos da el ambiente propicio para generar vida en este planeta. Así como el futuro desarrollo de conocimiento, proyectos y creación o reparación de maquinaria

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DESARROLLO DE TEMAS  Cuáles son las 7 unidades fundamentales de la física, y cuál es la diferencia entre las fundamentales y las derivadas. Da por lo menos 8 ejemplos de las derivadas Unidades fundamentales de la física En Física existen innumerables magnitudes diferentes, fuerza, potencia, energía, presión, temperatura, velocidad, potencial eléctrico, resistencia, carga eléctrica, tiempo, intensidad luminosa... Cada una de ellas tiene su unidad o unidades correspondientes, pero si hubiera que fijar una unidad diferente para cada magnitud la lista de unidades sería muy grande, sin embargo, como las magnitudes están relacionadas unas con otras, no ha sido necesario fijar más que siete unidades fundamentales. Todas las demás se pueden definir en función de estas siete. Tabla 1. Unidades SI básicas o fundamentales

Magnitud Longitud Masa Tiempo Intensidad de corriente eléctrica Temperatura termodinámica Cantidad de sustancia Intensidad luminosa

Nombre Metro Kilogramo Segundo Amperio Kelvin Mol Candela

Símbolo m kg s A K mol cd

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Explicando cada una más a fondo cada una de estas unidades fundamentales Unidad de longitud: metro (m) El metro es la longitud de trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de 1/299 792 458 de segundo. Unidad de masa El kilogramo (kg) es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo, adoptado por la tercera Conferencia General de Pesas y Medidas en 1901. Unidad de tiempo El segundo (s) es la duración de 9 192 631 770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133. Esta definición se refiere al átomo de cesio en reposo, a una temperatura de 0 K. Unidad de intensidad de corriente eléctrica El amperio (A) es la intensidad de una corriente constante que, manteniéndose en dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2·10-7 newton por metro de longitud. De aquí resulta que la permeabilidad del vacío es μ0=4π·10-7H/m (henrio por metro) Unidad de temperatura termodinámica El kelvin (K), unidad de temperatura termodinámica, es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. Esta definición se refiere a un agua de una composición isotópica definida por las siguientes relaciones de cantidad de sustancia: 0,000 155 76 moles de 2H por mol de 1H, 0,000 379 9 moles de 17O por mol de 16O y 0,0002 005 2 moles de 18O por mol de 16O. De aquí resulta que la temperatura termodinámica del punto triple del agua es igual a 273,16 kelvin exactamente Ttpw=273,16 K.

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Unidad de cantidad de sustancia El mol (mol) es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12. Esta definición se refiere a átomos de carbono 12 no ligados, en reposo y en su estado fundamental. Cuando se emplee el mol, deben especificarse las unidades elementales, que pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas o grupos especificados de tales partículas. De aquí resulta que la masa molar del carbono 12 es igual a 12 g por mol, exactamente M(12C) =12 g/mol Unidad de intensidad luminosa La candela (cd) es la unidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de frecuencia 540·1012 hercios y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián. De aquí resulta que la eficacia luminosa espectral de la radiación monocromática de frecuencia igual a 540·1012 hercios es igual a 683 lúmenes por vatio, exactamente K=683 lm/W=683 cd sr/W.

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Unidades derivadas de la física Las unidades derivadas se forman a partir de productos de potencias de unidades básicas. Las unidades derivadas coherentes son productos de potencias de unidades básicas en las que no interviene ningún factor numérico más que el 1. Las unidades básicas y las unidades derivadas coherentes del Sistema Internacional forman un conjunto coherente, denominado conjunto de unidades SI coherentes. El número de magnitudes utilizadas en el campo científico no tiene límite; por tanto, no es posible establecer una lista completa de magnitudes y unidades derivadas. Sin embargo, presentare algunos ejemplos de magnitudes derivadas y las unidades derivadas coherentes correspondientes, expresadas directamente en función de las unidades básicas.

Tabla 2. Ejemplos de unidades SI derivadas coherentes expresadas a partir de las unidades básicas Magnitud Área, superficie Volumen Velocidad Aceleración Número de ondas Densidad, masa en volumen Densidad superficial Volumen específico Densidad de corriente Concentración de cantidad de sustancia, concentración Concentración másica Luminancia Índice de refracción Permeabilidad relativa

Nombre

Símbolo

Metro cuadrado Metro cúbico Metro por segundo Metro por segundo cuadrado Metro a la potencia menos uno Kilogramo por metro cúbico Kilogramo por metro cuadrado Metro cúbico por kilogramo Amperio por metro cuadrado Mol por metro cúbico.

m2 m3 m/s m/s2 m-1 kg/m3 kg/m2 m3/kg A/m2 mol/m3

Kilogramo por metro cúbico Candela por metro cuadrado. Uno Uno

kg/m3 cd/m2 1 1

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 Como se realizan las conversiones entre diversas unidades Podemos convertir km/h (kilómetros por hora) en m/s (metros por segundo) así: Un kilómetro son 1,000 metros, y una hora son 3,600 segundos, así que un kilómetro por hora es: 

1000 / 3600 = 0.277... m/s

¿Cómo he sabido que tenía que hacer 1000/3600, no 3600/1000 (al revés)? ¡El truco es hacer las conversiones en forma de fracciones! Empecemos con un ejemplo fácil: convertir km en m (kilómetros en metros). Hay 1,000 m en 1 km, así que la conversión está clara, pero vamos a seguir un sistema. El sistema es: 

Escribe la conversión en forma de fracción



Multiplica



Cancela unidades arriba y abajo

Puedes escribir la conversión como una fracción igual a 1: 1000 m

=1

1 km

Y siempre se puede multiplicar por 1 (no cambia la respuesta) así que podemos hacer esto:

1 km ×

1000 m 1 km

=

1000 km · m km

¡La respuesta es extraña! Pero todavía no hemos terminado... podemos "cancelar" unidades arriba y abajo: 1000 km · m km

= 1000 m

TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE HUIXQUILUCAN Departamento De Ingeniería Mecatrónica Termodinámica Así que 1 km son 1000 m. Bueno, eso ya lo sabíamos, pero quería enseñarte cómo hacerlo sistemáticamente, ¡para que cuando la cosa se complique lo puedas hacer bien! Y el truco es saber que quieres acabar cancelando algo, así que tienes que escribir la conversión de la manera correcta (para cancelar después). Si lo hubiera hecho mal (poner la conversión al revés) habría acabado así:

1 km ×

1 km 1000 m

=

1 km · km 1000 m

¡Y así no se puede cancelar nada!

 Cuáles son las Áreas de aplicación de la termodinámica

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Podemos empezar por ver las turbinas, bien sean accionadas con vapor o turbinas de gas. Las turbinas son máquinas de flujo permanente, en las cuales el vapor o los gases de combustión entran por las toberas y se expanden hasta una presión más baja. Al hacerlo la corriente de vapor/gas, adquiere una gran velocidad. Parte de la energía cinética de este chorro es cedida a los álabes de la turbina, de la misma manera que un chorro de agua cede energía a los cangilones de una rueda hidráulica. Adicionalmente, la turbina puede ir unida, bajo un mismo eje con un compresor; este se conoce como integración energética en la que el trabajo generado por la turbina lo emplea el compresor para comprimir el gas a la presión que se necesita. ¡Es más!, en varias plantas de proceso, específicamente en una de LPG he visto como se hace todo un estudio completo de ingeniería para poder implementar la integración energética entre corrientes de proceso mediante el uso de intercambiadores de calor (feed-bottom, feed-effluent, etc..). La integración energética anteriormente mencionada es un ejemplo real de cómo se manejan las plantas turboexpander para la recuperación de los licuables de una corriente de gas de alta presión. Las unidades de refrigeración son otro ejemplo de la termodinámica aplicada a la industria, sobre todo en las plantas mencionadas se emplean sistemas de refrigeración con propano para los sistemas de enfriamiento, que generalmente son chillers donde el propano se bombea por la coraza y se evapora completamente con el fin de enfriar o condensar la corriente de proceso; estas unidades utilizan el principio de enfriamiento por evaporación, son intercambiadores tipo kettle debido al alto porcentaje de vaporización del propano. Una pregunta muy común es qué pasa cuando un fluido a alta presión, específicamente un gas, pasa por una válvula y se despresuriza, qué pasa con la temperatura antes y después, qué pasa con la entalpía antes y después de la válvula. Estas preguntas se responden empleando la termodinámica básica. La aplicación más común de la compresión de gases se puede ver en las plantas donde se hace gas lift, gas gathering, recuperación de helio, recuperación de condensados, transmisión y distribución, reinyección de gas para mantener la presión de un pozo, almacenamiento de gas, licuefacción y transporte. Otra aplicación es la deshidratación de gases para prevenir la formación de hidratos en las tuberías de proceso. Primero, se debe hacer un estudio termodinámico para saber si se forman o no se forman hidratos, sobre todo en las expansiones aguas abajo de una válvula, adicionalmente si se está manejando un gas húmedo en la planta. En general las aplicaciones son diversas, lo importante para el ingeniero es tener los conceptos claros y experiencia para poder tomar decisiones rápidas y efectivas, que lleven a soluciones realmente útiles.

 Que es el calor

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El calor es una forma de energía. Es el resultado del movimiento de la energía térmica. La energía térmica es la energía combinada de las moléculas en movimiento El calor es la energía combinada de todas las moléculas en movimiento, mientras que la temperatura es la medida de la energía promedio de las moléculas La temperatura más fría posible es el cero absoluto 0-273.15°c a esta temperatura, las moléculas dejan de moverse Cuando calientas una sustancia, su temperatura se eleva por que el calor hace que sus moléculas se muevan más rápido El calor especifico es la cantidad de energía requerida (en J) para calentar una sustancia 1°C El calor latente es la cantidad de energía calorífica liberada o absorbida siempre que una sustancia cambia de estado sin cambiar su temperatura El calor sensible es todo el calor que no es convertido en calor latente y por lo tanto esta libre para moverse El calor se dispersa fuera de su fuente. Calienta lo que lo rodea mientras la fuente de calor se enfría El calor del interior de la tierra puede derretir roca sólida, convirtiéndola en feroz lava liquida -

El interior de la tierra produce 38 billones de watts de energía, que es 12,000 veces más que toda la energía que se consume en EUA.



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Define las unidades de calor existentes (Celsius, Kelvin, Ranquin, Fahrenheit).

ESCALAS DE TEMPERATURA Lo que se necesita para construir un termómetro son puntos fijos, es decir, procesos en los cuales la temperatura permanece constante. Ejemplos de procesos de este tipo son el proceso de ebullición y el proceso de fusión. Los puntos generalmente utilizados son el proceso de ebullición y de solidificación de alguna sustancia, durante los cuales la temperatura permanece constante. Existen varias escalas para medir temperaturas, las más importantes son la escala Celsius, la escala Kelvin y la escala Fahrenheit. ESCALA CELSIUS Para esta escala, se toman como puntos fijos, los puntos de ebullición y de solidificación del agua, a los cuales se les asignan los valores de 100 y 0 respectivamente. En esta escala, estos valores se escriben como 100° y 0°. Esta unidad de medida se lee grado Celsius y se denota por °C. El grado Celsius, es la unidad creada por Anders Celsius para su escala de temperatura. Se tomó para el Kelvin y es la unidad de temperatura más utilizada internacionalmente. A partir de su creación en 1750 fue denominado grado centígrado (se escribía °c, en minúscula). Pero en 1948 se decidió el cambio en la denominación oficial para evitar confusiones con la unidad de ángulo también denominada grado centígrado (grado geométrico), aunque la denominación previa se sigue empleando extensamente en el uso coloquial. Hasta 1954 se definió asignando el valor 0 a la temperatura de congelación del agua, el valor 100 a la de temperatura de ebullición «ambas medidas a una atmósfera de presión» y dividiendo la escala resultante en 100 partes iguales, cada una de ellas definida como 1 grado. Estos valores de referencia son muy aproximados, pero no correctos por lo que, a partir de 1954, se define asignando el valor 0,01 °C a la temperatura del punto triple del agua y definiendo 1 °C como la fracción 1/273,16 de la diferencia con el cero absoluto.

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ESCALA KELVIN En este caso, la escala fue establecida por la escala kelvin, donde el valor de 0° corresponde al cero absoluto, temperatura en la cual las moléculas y átomos de un sistema tienen la mínima energía térmica posible. Ningún sistema macroscópico puede tener una temperatura inferior. En escala Celsius esta temperatura corresponde a -273 °C. Esta unidad de medida se lee Kelvin y se denota por [K]. Esta unidad se llama también Escala Absoluta y es también la unidad adoptada por el Sistema Internacional de Unidades. Dado que 0 K corresponden a -273,15 °C, se puede hallar una fórmula de conversión, entre la escala Celsius y la escala Kelvin, de la siguiente forma: TK = TC + 273.15 C· ESCALA FAHRENHEIT En esta escala también se utilizaron puntos fijos para construirla, pero en este caso fueron los puntos de solidificación y de ebullición del cloruro amónico en agua. Estos puntos se marcaron con los valores de 0 y 100 respectivamente. La unidad de esta escala se llama grado Fahrenheit y se denota por °F. Dado que en escala Celsius, los valores de 0 °C y 100 °C corresponden a 32 °F y 212 °F respectivamente, la fórmula de conversión de grados Celsius a Fahrenheit es: Tf = 9/5 Tc + 32 c· ESCALA RANKINE Es una escala de temperaturas muy utilizada en los EE.UU., y es semejante a la escala Kelvin. Al igual que esta, presenta un cero en el cero absoluto, por lo que también es una “escala absoluta”, con la diferencia de que los intervalos de grado son idénticos al intervalo de grado Fahrenheit. TR = 9/5 TK = 1.8 Tk

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

Define que es la energía Potencial, cinética e interna

Energía cinética La energía cinética (siglas en inglés K.E.) es la energía del movimiento. La energía cinética de un objeto es la energía que posee a consecuencia de su movimiento. La energía cinética* de un punto material m está dada por

La energía cinética es una expresión del hecho de que un objeto en movimiento, puede realizar un trabajo sobre cualquier cosa que golpee; cuantifica la cantidad de trabajo que el objeto podría realizar como resultado de su movimiento. La energía mecánica total de un objeto es la suma de su energía cinética y su energía potencial. Energía Potencial La energía potencial es una energía que resulta de la posición o configuración del objeto. Un objeto puede tener la capacidad para realizar trabajo como consecuencia de su posición en un campo gravitacional (energía potencial gravitacional), un campo eléctrico (energía potencial eléctrica), o un campo magnético (energía potencial magnética). Puede tener energía potencial elástica como resultado de un muelle estirado u otra deformación elástica. Para un objeto de tamaño finito, esta energía cinética se llama la energía cinética de traslación de la masa, para distinguirlo de cualquier energía cinética rotacional que puede poseer. La energía cinética total de una masa, se puede expresar como la suma de la energía cinética de traslación de su centro de masa, más la energía cinética de rotación alrededor de su centro de masa.

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Energía interna La magnitud que designa la energía almacenada por un sistema de partículas se denomina energía interna (U). La energía interna es el resultado de la contribución de la energía cinética de las moléculas o átomos que lo constituyen, de sus energías de rotación, traslación y vibración, además de la energía potencial intermolecular debida a las fuerzas de tipo gravitatorio, electromagnético y nuclear. La energía interna es una función de estado: su variación entre dos estados es independiente de la transformación que los conecte, sólo depende del estado inicial y del estado final.

Como consecuencia de ello, la variación de energía interna en un ciclo es siempre nula, ya que el estado inicial y el final coinciden:

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

Define las propiedades termodinámicas de la Presión, Temperatura, Volumen específico

Presión Presión (p): Es la fuerza por unidad de área aplicada sobre un cuerpo en la dirección perpendicular a su superficie. En el Sistema Internacional se expresa en pascales (Pa). La atmósfera es una unidad depresión comúnmente utilizada. Su conversión a pascales es: 1 atm ≅ 105 Pa. Temperatura

La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor medible mediante un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Volumen Específico Volumen Específico El volumen específico es una propiedad intensiva característica de cada elemento o material. Se define matemáticamente como la relación entre el volumen ocupado por una determinada cantidad de materia (un kilogramo o un gramo); en otras palabras, es el recíproco de la densidad. La densidad señala cuánto pesa 1 mL de materia (líquida, sólida, gaseosa, o una mezcla homogénea o heterogénea), mientras que el volumen específico se refiere al volumen que ocupa 1 g (o 1 kg) de la misma. Así, conociendo la densidad de una sustancia, basta con calcular el recíproco para determinar su volumen específico. ¿A qué alude la palabra “específico”? Cuando una propiedad cualquiera se dice que es específica significa que viene expresada en función de la masa, lo que permite su transformación de una propiedad extensiva (que depende de la masa) a una intensiva (continua en todos los puntos del sistema). Las unidades en las que normalmente se expresan el volumen específico son (m3/Kg) o (cm3/g). Sin embargo, aunque esta propiedad no depende de la masa, sí lo hace de otras variables, como la temperatura o la presión incidentes sobre la sustancia. Esto ocasiona que un gramo de sustancia ocupe más volumen a mayores temperaturas.

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 LEY DE LOS GASES IDEALES Los gases ideales es una simplificación de los gases reales que se realiza para estudiarlos de manera más sencilla. En sí es un gas hipotético que considera: Formado por partículas puntuales sin efectos electromagnéticos. Las colisiones entre las moléculas y entre las moléculas y las paredes es de tipo elástica, es decir, se conserva el momento y la energía cinética. La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura. Los gases se aproximan a un gas ideal cuando son un gas mono atómico, está a presión y temperatura ambiente. La ecuación del gas ideal se basa condensa la ley de Boyle, la de Gay-Lussac, la de Charles y la ley de Avogadro.  Explica que son y cómo se usan los Diagramas P-v, P-T, T-v, de sustancias pura

SUSTANCIA PURA Es toda sustancia que tiene su composición química homogénea e invariante Ejemplo: el agua, el nitrógeno, el oxígeno, el amoníaco y muchos más. La sustancia pura puede presentarse en distintas fases: sólido, líquido y gaseosa. Dependiendo de los valores de presión y temperatura una sustancia puede estar como sólido, líquido o vapor o presentarse en dos o tres fases a la vez. CAMBIOS DE FASE Existen en la naturaleza muchas situaciones en que dos fases de una sustancia pura coexisten en equilibrio. El agua existe como líquido y vapor dentro de una olla

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de presión. El agua sólida o hielo a la temperatura y presión normales del ambiente comienza su proceso de condensación. A pesar de que todas las fases de las sustancias son importantes, solo se estudiarán las fases líquido y vapor y su mezcla. En el estudio de la sustancia pura se toma como ejemplo el agua por ser una sustancia muy familiar.

TEMPERATURA DE SATURACIÓN Y PRESIÓN DE SATURACIÓN La temperatura y presión de saturación son aquellas en donde ocurre la ebullición de una sustancia pura. Para una presión de saturación existe un único valor de temperatura de saturación y viceversa. Para el agua, a una presión de 101.35 kPa la temperatura de saturación es 100ºC. En sentido inverso, a una temperatura de 100ºC la presión de saturación es 101.35 kPa. La gráfica de Psat contra Tsat da una curva característica para cada sustancia pura y se conoce como curva de saturación de líquido-vapor. Figura 1.27.

Fig. 1.27 Curva de saturación líquido-vapor de una sustancia pura (los valores numéricos corresponden al agua). En la Figura 1.27 se puede observar que la temperatura de saturación aumenta con un incremento de la presión. Cuando se cocina, las temperaturas de ebullición más altas implican tiempos de cocción más cortos y ahorros de energía. Por ejemplo, cuando se cocina en una olla de presión la temperatura de ebullición es

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superior a los 100ºC ya que la presión que se consigue en una olla de presión es superior a los 101.35 kPa. En aquellos sitios que se encuentran por encima del nivel del mar, la presión atmosférica disminuye en la medida que se asciende, así como la temperatura de saturación por lo que el tiempo de cocción en estos sitios es mayor.

DIAGRAMAS DE ESTADO Y DIAGRAMA DE FASE Los diagramas de estado permiten representar los distintos cambios de estado que experimentan las sustancias. Estos son los diagramas P-v y T-v. El diagrama de fase únicamente representa las tres fases para cualquier sustancia. Este es el diagrama P-T. Diagrama T-v El diagrama T-v se obtiene de la proyección de la superficie PvT (Figura 1.28) en el plano T-v. La proyección resultante sobre un plano paralelo a los ejes T-v se muestra en la Figura 1.29. En este diagrama tanto las regiones de una y dos fases aparecen como áreas.

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Fig. 1.28 Superficie P-v-T de una sustancia que se expande al congelarse (como el agua).

Es común que dos fases estén en equilibrio, pero en algunas condiciones las tres fases de una sustancia pura coexisten en equilibrio. En los diagramas P-v o P-T, estos estados de fase triple forman la línea triple. Los estados de una sustancia sobre la línea triple tienen la misma presión y temperatura, pero diferentes volúmenes específicos. La línea triple aparece como un punto sobre los diagramas P-T y, por tanto, suele denominarse punto triple.

Fig. 1.29 Figura T-v de una sustancia pura. Los estados de líquido saturado en la Figura 1.29 pueden conectarse mediante una línea, línea de líquido saturado, y los estados de vapor saturado en la misma figura pueden conectarse mediante la línea de vapor saturado. Estas dos líneas se alcanzan en el punto crítico, formado un domo como muestra la Figura 1.29. El punto crítico se define como el punto al cual los estados de líquido saturado y de vapor saturado son idénticos. La temperatura, la presión y el

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volumen específico de una sustancia en el punto crítico se denominan, temperatura crítica Tcr , presión crítica Pcr y volumen específico crítico vcr. Las propiedades del punto crítico del agua son Pcr=22.09 Mpa, Tcr=374.14 ºC y vcr=0.003155 m3/kg.

Diagrama P-v El diagrama P-v se obtiene de la proyección de la superficie P-v-T (Figura 1.28) en el plano P-v (Figura 1.30). La forma general del diagrama P-v de una sustancia pura es similar al diagrama T-v, pero las líneas de T=constante sobre este diagrama presentan una tendencia hacia abajo, como muestra la Figura 1.30. Tanto en el diagrama T-v como en el diagrama P-v las regiones de una y dos fases aparecen como áreas. La línea de líquido saturado representa los estados de la sustancia tales que cualquier adición infinitesimal de energía a la sustancia a presión constante cambiará una pequeña fracción de líquido en vapor. De modo semejante, al sustraer energía de la sustancia en cualquier estado que cae dentro de la línea de vapor saturado origina una condensación del vapor, mientras que la adición de energía sobrecalienta al vapor. La región de dos fases, que se denomina líquido y vapor saturados y que queda entre las líneas de líquido saturado y vapor saturado, generalmente se llama región húmeda o bóveda húmeda.

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Fig. 1.30 Diagrama P-v de una sustancia pura.

Diagrama P-T La Figura 1.31 muestra el diagrama P-T de una sustancia pura, llamado diagrama de fase puesto que las tres fases se separan entre sí mediante tres líneas.

Fig. 1.31 Diagrama P-T de sustancias puras. Resulta de la proyección de la superficie PvT de una sustancia sobre el plano P-T. La línea de sublimación separa las regiones sólidas y de vapor, la línea de vaporización divide las regiones líquidas y de vapor, y la línea de fusión separa las regiones sólida y líquida. Estas tres líneas convergen en el punto triple, donde las tres fases coexisten en equilibrio. La línea de vaporización finaliza en el punto crítico porque no se pueden distinguir las fases líquida y de vapor arriba del punto crítico. Las sustancias que se expanden y contraen al congelarse difieren solo en la línea de fusión en el diagrama P-T. LA SUPERFICIE P-v-T Desde el punto de vista matemático, cualquier ecuación con dos variables independientes en la forma z=z (x, y) representa en un espacio tridimensional una

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superficie rectangular, por tanto, es posible representar el comportamiento P-v-T de una sustancia como una superficie en el espacio, como muestra la Figura 1.28. Todos los puntos sobre la superficie representan estados de equilibrio. La totalidad de los estados a lo largo de la trayectoria de un proceso yacen sobre la superficie P-v-T, puesto que tal proceso debe pasar por estados de equilibrio. Las regiones de una fase aparecen como superficies curvas sobre la superficie P-v-T, y las regiones de dos fases como superficies perpendiculares al plano P-T. Era de esperarse puesto que las proyecciones de las regiones de dos fases sobre el plano P-T son líneas. Todos los diagramas bidimensionales vistos hasta ahora, sólo son proyecciones de esta superficie tridimensional sobre los planos apropiados.  DEFINE LA ENTALPÍA

La entalpía es una magnitud termodinámica que equivale a la suma de la energía interna del cuerpo más la multiplicación del volumen del mismo por la presión exterior. Esta magnitud se simboliza con una H mayúscula. Lo que hace la entalpía es reflejar la cantidad de energía que un cuerpo intercambia con el entorno. Sus fluctuaciones, de este modo, revelan el nivel energético que el cuerpo libera o absorbe. Las variaciones de la entalpía, en definitiva, expresan la cantidad de calor que un sistema termodinámico (un cuerpo) pierde o gana durante el desarrollo de un proceso isobárico (es decir, a presión constante). El sistema en cuestión, según el caso, aporta o recibe energía que intercambia con el ambiente externo.  Explica que es la Energía interna Se podría considerara a esta energía como la energía innata a nivel molecular haciendo una analogía hacia la energía estática pues recordemos que cuando dos objetos se frotan sus cargas varían y como estamos cargados podría decirse nivelados nuestras cargas buscan otras ya sean positivas o negativas desprendiendo un “chispazo” otro ejemplo podría ser la radiación en ciertos elementos debido a propiedades químicas y físicas. También podríamos considerar al cuerpo humano como el mejor productor de energía solo usando de “combustible” comida y agua pues nosotros generamos temperaturas de 36°C y podemos crear otras energías como la cinética la mecánica y hasta la estática

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