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.
Descripción general
El agua es un fluido de transferencia de calor de referencia para cálculos de HVAC, procesos, energía y laboratorio. Esta página combina la descripción general original de Engineering ToolBox sobre 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, utilice las páginas de propiedades especializadas vinculadas o las formulaciones de 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 volumétrica | 2.15 x 10^9 Pa | Equivalente a N/m2 |
| Temperatura crítica | 373.946 degC = 705.103 degF | Las fases líquida y de 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(IT)/lb | A 100 °C |
| Densidad máxima | 999.975 kg/m3 = 1.9403 slug/ft3 = 8.34519 lbm/US gal | A 4 °C |
| Temperatura de fusión | 0 °C = 32 °F | A 101.325 kPa |
| Masa molar | 18.01527 g/mol | H2O |
| pH | 6.9976 | A 25 °C |
| Calor específico, agua líquida | 4.187 kJ/(kg K) = 1.001 Btu/(lbm °F) | A 15 °C / 60 °F |
| Calor específico, hielo | 2.108 kJ/(kg K) = 0.5035 Btu/(lbm °F) | Fase sólida |
| Calor específico, vapor de agua | 1.996 kJ/(kg K) = 0.4767 Btu/(lbm °F) | Fase de vapor |
| Peso específico | 9.806 kN/m3 = 62.43 lbf/ft3 | A 4 degC |
| Expansión térmica volumétrica | 4.2 x 10^-4 | Desde 4 degC hasta 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 másico, 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 es no 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 sobre 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 de calor específico 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, Publicaciones y Directrices para las Propiedades del Agua y del Vapor
- NIST Libro Web de Química, Propiedades Termofísicas de Sistemas de Fluidos