Propiedades Térmicas del Agua - Densidad, Capacidad Calorífica y Conductividad
Constantes termodinámicas clave y valores de referencia de ingeniería para el agua, incluyendo punto de ebullición, punto crítico, calor latente, densidad, capacidad calorífica, conductividad, viscosidad y expansión térmica.
Resumen
El agua es un fluido de transferencia de calor base para cálculos de HVAC, proceso, energía y laboratorio. Esta página combina la visión general original de Engineering ToolBox de las propiedades térmicas del agua con los valores prácticos dependientes de la temperatura comúnmente necesarios para estimaciones de ingeniería.
La página de referencia original es principalmente un índice de propiedades y un resumen de constantes. Las tablas de temperatura a continuación son valores de ingeniería representativos a aproximadamente 1 atm y deben usarse como datos de referencia convenientes; para cálculos de alta presión, saturación o región crítica, use las páginas de propiedades especializadas vinculadas o las formulaciones IAPWS.
Constantes Termodinámicas Clave
Propiedad | Valor | Condición o Unidades Equivalentes |
|---|---|---|
| Temperatura de ebullición | 99.974 degC = 211.953 degF | A 101.325 kPa |
| Módulo de elasticidad volumétrico | 2.15 x 10^9 Pa | Equivalente a N/m2 |
| Temperatura crítica | 373.946 degC = 705.103 degF | Las fases líquida y vapor se vuelven indistinguibles |
| Presión crítica | 217.7 atm = 220.6 bar = 22.06 MPa = 3200 psi | Presión del punto crítico |
| Densidad crítica | 0.322 g/cm3 = 0.62478 slug/ft3 = 20.1018 lbm/ft3 | Densidad del punto crítico |
| Constante de ionización | pKw = 13.995 | A 25 degC |
| Calor latente de fusión | 334 kJ/kg = 144 Btu/lb | Cambio de fase hielo-agua |
| Calor latente de evaporación | 40.657 kJ/mol = 2256 kJ/kg = 970 Btu/lb | A 100 degC |
| Densidad máxima | 999.975 kg/m3 = 1.9403 slug/ft3 = 8.34519 lbm/US gal | A 4 degC |
| Temperatura de fusión | 0 degC = 32 degF | A 101.325 kPa |
| Masa molar | 18.01527 g/mol | H2O |
| pH | 6.9976 | A 25 degC |
| Calor específico, agua líquida | 4.187 kJ/(kg K) = 1.001 Btu/(lbm degF) | A 15 degC / 60 degF |
| Calor específico, hielo | 2.108 kJ/(kg K) = 0.5035 Btu/(lbm degF) | Fase sólida |
| Calor específico, vapor de agua | 1.996 kJ/(kg K) = 0.4767 Btu/(lbm degF) | Fase de vapor |
| Peso específico | 9.806 kN/m3 = 62.43 lbf/ft3 | A 4 degC |
| Expansión térmica volumétrica | 4.2 x 10^-4 | De 4 degC a 100 degC; no lineal con la temperatura |
| Presión del punto triple | 0.00604 atm = 0.00612 bar = 611.657 Pa = 0.08871 psi | Sólido, líquido y vapor coexisten |
| Temperatura del punto triple | 0.01 degC = 32.02 degF | Sólido, líquido y vapor coexisten |
Fuente: engineeringtoolbox.com
Propiedades Dependientes de la Temperatura
Temperatura(degC) | Densidad(kg/m3) | Calor Específico(kJ/(kg K)) | Conductividad Térmica(W/(m K)) | Viscosidad Dinámica(mPa s) | Número de Prandtl |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 999.8 | 4.217 | 0.561 | 1.792 | 13.5 |
| 10 | 999.7 | 4.193 | 0.58 | 1.307 | 9.45 |
| 20 | 998.2 | 4.182 | 0.598 | 1.002 | 7.01 |
| 30 | 995.7 | 4.178 | 0.615 | 0.798 | 5.42 |
| 40 | 992.2 | 4.179 | 0.631 | 0.653 | 4.33 |
| 50 | 988.1 | 4.181 | 0.644 | 0.547 | 3.55 |
| 60 | 983.2 | 4.185 | 0.655 | 0.467 | 2.99 |
| 70 | 977.8 | 4.19 | 0.663 | 0.404 | 2.55 |
| 80 | 971.8 | 4.197 | 0.67 | 0.355 | 2.21 |
| 90 | 965.3 | 4.205 | 0.675 | 0.315 | 1.95 |
| 100 | 958.4 | 4.216 | 0.679 | 0.282 | 1.75 |
Fuente: engineeringtoolbox.com
Fórmulas Clave
Transferencia de Calor Sensible
donde es la tasa de transferencia de calor, es la tasa de flujo de masa, es la capacidad calorífica específica, y es el cambio de temperatura.
Difusividad Térmica
donde es la difusividad térmica, es la conductividad térmica, es la densidad, y es la capacidad calorífica específica.
Coeficiente de Expansión Volumétrica
La expansión del agua no es lineal con la temperatura. Cerca de 4 degC, el agua alcanza su densidad máxima, por lo que el signo y la magnitud de cambian alrededor de este punto.
Calculadora de Calor Sensible
Transferencia de Calor Sensible del Agua
Tendencias de Propiedades
Tendencias de Propiedades del Agua vs. Temperatura
Páginas Relacionadas de Propiedades del Agua
Use páginas de propiedades dedicadas cuando importe la presión, el límite de fase o un rango de temperatura más amplio:
- Punto de ebullición del agua a presiones más altas
- Densidad del agua, peso específico y expansión térmica
- Viscosidad dinámica y cinemática del agua
- Entalpía y entropía del agua
- Calor de vaporización del agua
- Capacidad calorífica específica del agua
- Difusividad térmica del agua
- Presión de saturación del agua
- Gravedad específica del agua vs. temperatura
Referencias
- Engineering ToolBox - Propiedades Térmicas del Agua
- IAPWS, Directrices y Publicaciones para las Propiedades del Agua y el Vapor
- NIST Chemistry WebBook, Propiedades Termofísicas de Sistemas de Fluidos