Calentamiento y expansión de un equilibrio líquido-vapor

Un cilindro dotado de un pistón sin rozamiento contiene inicialmente 1 mol de una especie pura en equilibrio líquido-vapor a la presión de 2 bar y con un título x₁ = 0,5 (estado 1).

Se calienta isobáricamente, hasta que se alcanza un título x₂ = 0,8 (estado 2).

Finalmente, se aisla térmicamente el cilindro, y se permite una expansión lenta del pistón, hasta que la presión se reduce a 0,5 bar (estado 3).

Se pide:

• Representar el proceso total en un diagrama.
• P-v Calor absorbido por el sistema en el proceso 1-2.
• Variación de la función de Gibbs G en dicho proceso, y fugacidad del líquido en el estado 2.
• Título en el estado 3.
• Variación de H en el proceso 2-3, y trabajo producido en el mismo.

Datos adicionales:

• El vapor puede considerarse como un gas ideal de c_p^∗ = 33,5 J/mol·K
• La curva de presión de vapor viene bien ajustada en las condiciones de operación por
  
  ln P^s = 11,78 − 3886,4 / ( T − 43 )
  cuando P^s se expresa en bar y T en K.
• El líquido saturado tiene un volumen molar v^L = 21·10⁻⁶m³/mol, aproximadamente constante en las condiciones del problema.
• En el cálculo de calores latentes de vaporización, puede despreciarse el volumen molar del líquido saturado frente al del vapor saturado.

Ver problema resuelto