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Sesión 3: Termodinámica General y Laboratorio

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by

Rodrigo Balderrama

on 19 March 2015

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Transcript of Sesión 3: Termodinámica General y Laboratorio

Sesión 3: Termodinámica General y Laboratorio
Transferencia de calor
Trabajo
PRIMERA LEY
Conducción
- Depende del material
- Cada material tiene un coeficiente
de conducción, denominada k
- Requiere un medio para propagarse

Se calcula así:
Q = k A (T2-T1)
Donde A es el área transversal por donde se conduce el calor
Convección
Es un mecanismo que involucra un sólido y un fluido (éste último puede ser líquido o gaseoso).
A nivel de capa límite, entre el fluido y el sólido, está involucrada la conducción.
Se determina de la siguiente manera:
Q = h A (Ts - Tf)

Donde A es el área de contacto y h es el coeficiente de convección (la que depende a su vez de velocidad del fluido, viscosidad, etc)

Radiación
Es aquella que se emite en forma de ondas electromagnéticas.
A diferencia de los mecanismos anteriores, la radiación no requiere un medio para propagarse.
Se determina como:
Q = epsilon * delta * A T^4

Donde epsilon es la emisividad y delta la constante de S-B
Trabajo de Frontera
Es el que involucra el desplazamiento de una sección del sistema, se evidencia en procesos de expansión y compresión
Tipos de trabajos
Además del trabajo de frontera, existen otros tipos de trabajos, les como:

- Trabajo eléctrico
- Trabajo de flecha
- Trabajo de resorte
- Entre otros

Leer el capítulo 2 del libro
Trabajo
Tal como lo habíamos conversado antes, el trabajo lo analizaremos con nuestra convención de signos, esto es:

- Se considera positivo el trabajo realizado por el sistema, mientras que negativo cuando lo recibe.

- Se considera positivo el calor recibido por el sistema, mientras que es negativo cuando lo entrega a los alrededores.
Es una fuerza que actúa sobre un sistema durante una cierta distancia, estas fuerzas pueden ser eléctrica, mecánica.

Recordar que el trabajo se conoce como energía en transición a través de la frontera
En ecuación
En términos matemáticos, la primera ley es muy sencilla:
En español
La energía no se pierde ni se destruye, sólo se transforma..

Dicho de otra manera, la ecuación anterior nos dice que, en un sistema, la variación de los diferentes tipos energía (energía interna, energía cinética, energía potencial y otras), debe verse reflejado en la variación del CALOR y TRABAJO, que atraviesan la frontera.....
Ley cero de la termodinámica
Se llama ley cero porque fue estipulada después de la primera y la segunda ley, pero se dieron cuenta de que sin esta, ninguno de los otros dos postulados serían siempre válidos.

Por tanto, la ley cero dice:
Dos cuerpos están en equilibrio térmico si indican la misma temperatura, incluso si no se encuentran en contacto
Resumen de la clase pasada:
- Conceptos de calor, trabajo y energía
- Escalas de temperatura
- Que es un sistema? Frontera?
- Que tipo de sistemas existen?
- Que es el equilibrio termodinámico?
- Cuantas propiedades se necesitan para definir un estado?

Es el flujo de energía producto de
un diferencial de temperatura
Ya algo habíamos mencionado de la Energía Interna, efectivamente esta representa la energía propia del sistema, de acuerdo a las moléculas que lo componen. Existen dos componentes de esta energía:

- Grado de actividad molecular.
+ Rotación, traslación, vibración
- Fuerzas moleculares
+ Enlaces moleculares
¿Dudas?

¿Consultas?
Terminamos la sección 2 del libro, así que estudien!
Sigamos ahora con las Sustancias Puras
Como sustancia pura entenderemos una sustancia o materia, cuya composición es fija, por ejemplo el agua, nitrógen, hielo, etc.

Además, una sustancia pura puede estar compuesta por una mezcla, siempre que ésta sea homogenea, por ejemplo agua y hielo (su composición química no varía).

El aire líquido con el aire gaseoso no conforman una sustancia pura, ya que no son homogeneas (lo anterior ya que los diversos componentes del aire, tienen diferentes puntos de condensación)
Fases de las sustancias puras
Como fase entendemos las "formas" en las cuales una sustancia se presenta, de acuerdo al valor de ciertas propiedades, principalmente la presión y la temperatura. Las fases clásicas se muestran en la imagen
Cambios de fases
Tal como lo habrán vivido, a medida que sistema recibe o pierde energía, va cambiando de fase. Todos habrán notado que después de una lluvia, cuando sale el sol, el agua de las calles desaparece.....eso no es magia, es que cambió a fase gaseosa. Los diferentes procesos de cambio de fase son los siguientes
Ojo que hay sustancias con más fases que el agua, por ejemplo el acero
Pero que pasa a nivel molecular? Cómo se originan los cambios de fase?


Veamos rápidamente los videos
Finalmente
De lo visto y explicado anteriormente, definimos los siguientes estados:

- Líquido comprimido: Cuando no está cerca a evaporarse
- Líquido satudaro: Cuando está apunto de evaporarse
- Mezcla saturada: Mezcla de líquido y vapor.
- Vapor Saturado: Cuando está a punto de condensarse
- Vapor Sobrecalentado: Vapor que no está cerca de condensar
Un punto interesante, el comportamiento del agua
Disertaciones
Teniendo en cuenta que tenemos:

- Paralelo 100: 13 inscritos
- Paralelo 102: 60 inscritos

Las disertaciones serán de la siguiente manera:

Paralelo 100: Se confeccionarán 6 grupos, sólo uno de ellos tendrá 3 integrantes, todos los demás serán duplas.

Paralelo 102: Se confeccionarán 12 grupos, de 5 integrantes cada uno.

- Deberán enviar la conformación de los grupos a más tardar el viernes 22 de agosto.
- El profesor asignará el tema a cada grupo
- Las presentaciones deberán tener: Ìndice, objetivos, desarrollo de temas, conclusiones
Temas a asignar
1. Fundamentos teóricos de la escala de temperatura de kelvin
2. Influencia de la presión atmosférica en el desempeño de las maquinas a
combustión
3. Influencia de la temperatura en el desempeño de las maquinas a combustión
4. Análisis de la presión arterial (como se mide, que representa)
5. Fundamentos teóricos de la transferencia de calor por conducción
6. Fundamentos teóricos de la transferencia de calor por conveccion
7. Fundamentos teóricos de la transferencia de calor por radiación.
8. Análisis teórico de la constante universal de los gases
9. Análisis conceptual de la calidad.
10. Comportamiento y analisis de los gases compresibles en dictó.
11. Tipos de calderas, análisis de pros y contras.
12. Proceso de transporte del GNL y su regasificación en Chile
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