Quando un liquido evapora, passa attraverso un processo in cui

• il liquido si riscalda fino alla temperatura di evaporazione
• il liquido evapora alla temperatura di evaporazione cambiando stato da liquido a gas
• il vapore si riscalda sopra la temperatura di evaporazione – super-riscaldamento

Il calore trasferito a una sostanza quando cambia la temperatura è spesso indicato come calore sensibile. Il calore richiesto per cambiare stato come l’evaporazione è indicato come calore latente di evaporazione.

Il vapore più comune è l’acqua evaporata – vapore o umido.

Enthalpy

Enthalpy di un sistema è definito come la massa del sistema – m – moltiplicata per l’entalpia specifica – h – del sistema e può essere espresso come:

H = m h (1)

dove

H = entalpia (kJ)

m = massa (kg)

h = entalpia specifica entalpia (kJ/kg)

Enthalpia specifica

L’entalpia specifica è una proprietà del fluido e può essere espressa come:

h = u + p v (2)

dove

u = energia interna (kJ/kg)

p = pressione assoluta (N/m2)

v = volume specifico (m3/kg)

Parte del vapore acqueo – vapore – proprietà può essere espressa in una tabella come:

Per la tabella completa con Entalpia ed Entropia – ruota lo schermo!

• s è l’entropia del vapore
• suffix – f – riferimento al liquido saturo
• suffix – g – riferimento al vapore saturo – vapore

L’energia interna – u – può essere calcolata dalla (2) ed è spesso omessa nelle tabelle. vf – cambia molto poco ed è anche spesso omesso.

• 1) si riferisce al vuoto assoluto.
• 2) si riferisce all’ebollizione dell’acqua in atmosfera standard.
• 3) si riferisce al punto critico dell’acqua. Per pressioni superiori al punto critico non c’è una transizione definita da liquido a vapore.

Enthalpia specifica dell’acqua satura

L’entalpia specifica dell’acqua satura – hf – può essere ottenuta da tabelle come sopra. Il valore dipende dalla pressione.

Per l’acqua satura in atmosfera standard – 2) – l’entalpia specifica – hf – è 419 kJ/kg. In atmosfera standard – 1 bar (14,7 psi) – l’acqua inizia a bollire a 100 oC (212 oF).

L’entalpia specifica dell’acqua (in unità SI) può essere calcolata da:

hf = cw (tf – t0) (3)

dove

hf = entalpia dell’acqua (kJ/kg)

cw = calore specifico acqua (4.19 kJ/kg.oC)

tf = temperatura di saturazione (oC)

t0 = temperatura di riferimento = 0 (oC)

Entalpia specifica del vapore saturo

L’entalpia specifica del vapore saturo – hg – può essere ottenuta da tabelle come sopra. Il valore dipende dalla pressione.

Per il vapore saturo in atmosfera standard – 2) – l’entalpia specifica – hg – è 2676 kJ/kg.

L’entalpia specifica di evaporazione può essere calcolata da:

he = hg – hf (4)

dove

he = entalpia specifica di evaporazione (kJ/kg)

L’entalpia specifica di evaporazione per l’acqua ad atmosfera standard è:

he = (2676 kJ/kg) – (419 kJ/kg)

= 2257 (kJ/kg)

Esempio – Energia per evaporare l’acqua

L’energia per evaporare una certa quantità di acqua può essere calcolata come

Q = he m (4b)

dove

Q = energia di evaporazione (kJ)

m = massa di acqua (kg)

L’energia per evaporare 5 kg di acqua a pressione atmosferica può essere calcolata come

Q = (2257 kJ/kg) (5 kg)

= 11285 kJ

Enthalpia specifica del vapore surriscaldato

L’entalpia specifica del vapore surriscaldato può essere calcolata da:

hs = hg + cps (ts – tf) (5)

dove

hs = entalpia del vapore surriscaldato (kJ/kg)

cps = calore specifico del vapore a pressione costante = 1.860 (kJ/kg oC)

tf = temperatura di saturazione (oC)

ts = temperatura del vapore surriscaldato (oC)

cps = 1.860 (kJ/kg oC) ad atmosfera standard. Si noti che cps varia con la temperatura.

Unità comuni per l’entalpia specifica

• 1 kJ/kg = 1000 J/kg
• 1 erg/g = 1E-4 J/kg
• 1 Btu/lbm = 2326 J/kg
• 1 cal/g = 4184 J/kg