8 Calor Absorbido y Disipado

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Facultad de Ingeniería Electrónica y Eléctrica

LABORATORIO DE FISICA II Experiencia Nro. 8: Calor absorbido, disipado y convección

Profesora: Mori Escobar, Fanny

Alunos: Gutierrez Quispe Mayra

$%$&'()(

Hinojoza Juan Jhoel

$($&''(*

Tejerina as!ussen Jor"e #aniel

$%$+''(

-avala Castro Je..rey Jared

$%$+'(+

!"#$

TENSI%N S&PERFICIAL

Laboratorio de Física II

Tensión Superficial

I.

OB'ETI(OS: •

/nvesti"ar el co!porta!iento de la ener"0a t1r!ica absorbida2disipada

•

por una sustancia l03uida4 Hacer un estudio co!parativo

•

absorbida2disipada absorbida2disipada para di.erentes proporciones del l03uido4 /nvesti"ar có!o se transporta el calor en los .luidos4

II.

de

la

cantidad

de

calor

)ATERIALES * E+&IPOS: CALOR • • • • • • • • •

ASORVIDO!DISI"ADO

$ Mechero bunsen $ 5oporte 6niversal $ Cla!p $ Ter!ó!etro $ 7"itador $ 8aso de precipitado de *'' !l $ vaso de precipitado de ('' !l 9apel !ili!etrado 9apel Toalla

CONVECCI#N • • • • • • •

III.

$ Mechero bunsen $ 5oporte 6niversal $ 9inza universal $ 8aso de precipitado de ('' !l $ Cuchara de !an"o 9er!an"anato de potasio Espiral de papel preparado

)ARCO TEORICO: CALOR El calor se de.ine co!o la trans.erencia de ener"0a t1r!ica 3ue se da entre di.e di.ere rent ntes es cuer cuerpo pos s o di.e di.ere rent ntes es zona zonas s de un !is! !is!o o cuer cuerpo po 3ue 3ue se encuen encuentra tran n a distin distintas tas te!per te!peratu aturas ras,, sin e!bar" e!bar"o o en ter!od ter!odin: in:!ic !ica a "eneral!ente el t1r!ino calor si"ni.ica trans.erencia de ener"0a4 Este .lujo de ener"0a sie!pre ocurre desde el cuerpo de !ayor te!peratura hacia el cuerpo de !enor te!peratura, ocurriendo la trans.erencia hasta 3ue a!bos

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cuerpos se encuentren en e3uilibrio t1r!ico ;eje!plo< una bebida .r0a dejada en una habitación se entibia=4

CALOR ABSORBIDO * CALOR DISIPADO >a ener"0a t1r!ica 3ue "ana o pierde un cuerpo de !asa ! es directa!ente proporcional a su variación de te!peratura< Q α m ( T −T o)

Q=C e m ( T −T o )

(1)

#onde< C e

<

Calor espec0.ico

T o

<

Te!peratura inicial de re.erencia

T

<

Te!peratura .inal

El su!inistro de ener"0a t1r!ica por unidad de tie!po a un cuerpo, corresponde a 3ue 1ste recibe un .lujo calor0.ico H4 5i el .lujo es constante, H =

dQ =cte dt

(2)

#e $ y ( se tiene< dQ dT =mc H = dt dt >ue"o dT =

H dt mc

/nte"rando e iterando se tiene T

t

T o

0

H H dt →T = t + T ( 3 ) ∫ dT =∫ mc mc 0

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>a ecuación ? obtenida relaciona la te!peratura con el tie!po4 Es una T o .unción lineal, donde H2!c representa la pendiente y la te!peratura inicial4 5i el cuerpo se encuentra en su siste!a adiab:tico, el trabajo de dilatación se realiza a e@pensas de la ener"0a interna4 •

•

5in e!bar"o, la variación de la ener"0a en el interior del cuerpo en un proceso no coincide con el trabajo realizadoA la ener"0a ad3uirida de esta !anera se deno!ina cantidad de calor, es positiva cuando absorbe calor y ne"ativa cuando disipa calor >a ener"0a interna del cuerpo au!enta a costa de la cantidad de calor ad3uirida d3, y dis!inuye a costa del trabajo realizado por el cuerpo dB ;principio de conservación de la ener"0a en los procesos t1r!ico=4 5e le conoce co!o la pri!era ley de la ter!odin:!ica, y se e@presa co!o<

dU =dQ− PdV

FOR)AS DE PROPA,ACI%N DE CALOR >a propa"ación del calor es el proceso !ediante el cual se interca!bia ener"0a en .or!a de calor entre distintos cuerpos, o entre di.erentes partes de un !is!o cuerpo 3ue tienen di.erente te!peratura4 E@isten tres .or!as de propa"ación del calor 3ue son por< conducción, convección y radiación y 3ue a veces puede producirse en .or!a co!binada4

$ Con-uccin Esta .or!a de propa"ación se da en los sólidos, cuando se aplica calor a un objeto sólido, la zona donde absorbe calor se calienta y sus part0culas ad3uieren !ayor !ovilidad 3ue el resto del cuerpo y cada part0cula trans!ite el calor a las part0culas vecinas, con el cual el calor acaba por propa"arse por todo el objeto4

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Eje!plos< 6tensilios !et:licos para cocinar, co!o por eje!plo una olla de acero4 Esta recibe el calor en la base y lue"o se propa"a por toda la olla4 Es por ello 3ue las asas tienen 3ue ser de un !aterial aislante co!o !adera o pl:stico, para no su.rir 3ue!aduras4 Tene!os un vaso de leche 3ue est: !uy caliente4 En su interior se introduce una cuchara4 7l pasar un rato, si se toca la cuchara 3ue se encuentra en su interior, se nota 3ue se va calentando cada vez !:s4 Esta trans.erencia de calor se ha producido desde una sustancia, 3ue es la leche, hasta un cuerpo, 3ue es la cuchara4 •

•

$ Con/eccin >a propa"ación del calor por convección se da en los l03uidos y en los "ases4 Es decir cuando calenta!os un l03uido o un "as en un recipiente, las pri!eras part0culas en calentarse son las del .ondo, por la 3ue parte del l03uido o del "as del .ondo se dilata y dis!inuye su densidad y al ocurrir esto esta parte del l03uido o "as asciende por el recipiente y la parte del l03uido o "as 3ue estaba enci!a baja para ocupar el espacio dejado, ori"in:ndose las lla!adas corrientes de convección 3ue van calentando todas las sustancias del recipiente4 Eje!plos< El aire por convección ori"ina los vientos4 5i se coloca una espiral de cartulina, en un soporte universal y se sopla desde abajo hacia arriba se puede apreciar có!o esta co!ienza a "irar alrededor del punto donde se apoya4 Ta!bi1n si se coloca una vela encendida o cual3uier otra .uente de calor debajo del espiral, esta "ira por3ue el aire 3ue se calienta, asciende y esto se de!uestra por3ue se pone en !ovi!iento la espiral, i"ual 3ue cuando se soplaba desde abajo hacia arriba4 9or tanto, se producen corrientes de aire caliente 3ue suben y de aire .r0o 3ue baja4 • •

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$ Ra-iacin >a radiación es la propa"ación del calor 3ue tiene lu"ar sin el apoyo del nin"n !edio !aterial4 Eje!plos< >os radiadores >as a"uas del !ar reciben la radiación del sol por eso lo"ran evaporarse4 >os panaderos, cuando van a sacar el pan del horno, est:n recibiendo el calor procedente de este, por radiación4 • •

•

I(.

PROCEDI)IENTO: )ONTA'E # 0 CALOR ABSOR(IDO 1 DISIPADO PASO #: -

Monta!os el si"uiente e3uipo para realizar el e@peri!ento4

PASO !: -

Coloca!os %''" de

a"ua en el vaso p0re@

a te!peratura del a!biente4

PASO 2:

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-

Encienda el !echero4 Mantener la lla!a constate durante toda la e@periencia4

PASO 3: - 7"itar el a"ua previa!ente y leer la te!peratura cada ?' se"undos -

hasta lle"ar al punto de ebullición 5e anotaron los datos en la Tabla '$

%ALA &' ()*+O , -&&g.

Temperatura Inicial = 24°C

t()in

%(/C.

. 05 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

t()in

%(/C.

t()in

. 255 2" 30 32 35 3" 405 44 465 4# 515

.

60 65 !0 !5 "0 "5 #0 #5 100 105 110

54 565 5"5 61 63 655 6!5 6#5 !1 !3 !5

115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165

%(/C. !65 !" "0 "15 "25 "35 "5 "6 "! "" "#

t()in . 1!0 1!5 1"0 1"5 1#0 1#5 200 205 210 215

%(/C. "#5 #0 #05 #1 #15 #2 #3 #4 #45 #5

PASO $: -

epeti!os los pasos del $ al % bajo las !is!as condiciones anterioresA pero ahora para la !itad de la cantidad de a"ua 3ue la anterior ;!asa

-

de a"ua (''"= >os datos se anotaron en la tabla '(4

%ALA &+ ()*+O , -&&g. Temperatura Inicial = 24°C

t()in

%(/C.

. 05

t()in

%(/C.

. 25

25

t()in .

45

45

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%(/C. 6"

t()in . 65

%(/C. #2

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10 15 20

30 345 40

30 35 40

51 5! 63

50 55 60

!4 !# "4

!0 !5 "0

#6 #" #"5

PASO 4: -

ealiza!os la "r:.ica Te!peratura vs tie!po, para los dos casos anteriores4

PASO 5:

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-

#eter!ina!os la ecuación de la "r:.ica !ediante el !1todo de !0ni!os cuadrados4 #e la tabla '$ se obtuvo la ecuación< T D ;?4?*&%=t  ?(4$+ #e la tabla '( se obtuvo la ecuación< T D ;$'4*))=t  $+4))

De los 6r7ficos Co i-en9ificara el l;ui-o ;ue 9iene a
H t + T 0 mc

#e donde se sabe 3ue H2!c es la pendiente de la "r:.ica, si la !asa !ayor entonces la pendiente de la "r:.ica dis!inuye4 En conclusión la "r:.ica 3ue tiene !ayor !asa es la 3ue tiene !enor pendiente ;est: !enos inclinada= la cual corresponde a la "r:.ica de Tabla '$4

es

la

De9erinar la can9i-a- -e calor a>sor>i-o para ca-a caso: Para la 9a>la "# Te!peratura /nicial Te!peratura Final Masa de a"ua Calor especi.ico del a"ua

T' D (%C TD +*C !D%''" CeD$ cal2"C

#e la ecuación $ Q=C e m ( T −T o )=1 x 400 x ( 95− 24 )=28.400 Kcal

Para la 9a>la "! Te!peratura /nicial Te!peratura Final Masa de a"ua Calor especi.ico del a"ua

T' D (%C TD +)4*C !D(''" CeD$ cal2"C

#e la ecuación $ Q=C e m ( T −T o )=1 x 200 x ( 98.5 −24 )=14.900 Kcal

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PASO 8: -

Coloca!os el a"ua anterior ya caliente en un vaso de espu!a de poliuretano4

-

Coloca!os el ter!ó!etro en el vaso

- 7nota!os la te!peratura cada $' se"undos durante % !inutos4

-

5e anotaron los datos en la tabla '?

%ALA &0 t(1eg

%(/C.

. 10 20 30 40 50 60

t(1eg

%(/C.

t(1eg

. #2 #0 "# ""5 "" "!5

.

!0 "0 #0 100 110 120

"! "65 "5 "4 "25 "15

130 140 150 160 1!0 1"0

%(/C. "1 "05 "0 !#5 !# !"5

t(1eg . 1#0 200 210 220 230 240

%(/C. !" !!5 !! !65 !6 !5

PASO ?: -

5eca!os un cubo de hielo con papel toalla

-

>o introduci!os r:pida!ente en el a"ua

PASO #": -

Continua!os to!ando la te!peratura cada $' se"undos hasta % !inutos hielo 3ue el cubo de hielo se haya .undido4

-

>os datos se anotaron en la tabla '%

%ALA &t(1eg

%(/C.

. 10 20 30

t(1eg

%(/C.

. 65 645 64

!0 "0 #0

t(1eg .

635 63 62"

130 140 150

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%(/C. 62 61" 61"

t(1eg . 1#0 200 210

%(/C. 605 603 60

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40 50 60 •

64 63" 63"

100 110 120

62" 625 623

160 1!0 1"0

615 61 60"

220 230 240

5#" 5#5 5#3

De9erine el /oluen final -el a6ua 8.inal D ($'4* !l Este volu!en se obtuvo colocando el l03uido .inal en una probeta "raduada y viendo el volu!en 3ue indica4

•

+u@ asa -e a6ua 9enia ori6inalen9e= !a"ua inicial D (''" Es la !asa 3ue se usó inicial!ente

•

+u@ asa 9ena -e ielo ori6inalen9e= !hielo ori"inal D (''" 5abe!os 3ue al .inal se tienen ($'4* !l de a"ua, es decir ($'4* " de a"ua, por lo tanto si"ni.ica 3ue $'4* " de a"ua es i"ual a la !asa de hielo 3ue se .undió4

PASO ##: -

Hacer una "r:.ica T versus t

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Calcular la can9i-a- -e calor 9o9al p@r-i-a por el a6ua ien9ras el ielo se fun-a Te!peratura /nicial Te!peratura Final Masa de a"ua Calor especi.ico del a"ua

T' D *C TD *+4?C !D(''" CeD$ cal2"C

#e la ecuación $ Q perdido=C e m ( T −T o ) =1 x 200 x ( 65−59.3 )= 1.14 Kcal

)ONTA'E ! 0 CON(ECCI%N EN A,&A PASO #: -

En el vaso de precipitado vierta alrededor de %'' !l de a"ua4

PASO !: -

9or el borde del vaso de precipitado deje caer en el a"ua al"unos cristales de per!an"anato de potasio ;Mn%=4 ;I 7G/T7=4

PASO 2: -

Con la lla!a baja colo3ue el !echero debajo del borde in.erior del vaso de precipitados4

PASO 3: -

Mientras se caliente el a"ua observa!os el !ovi!iento y anota!os las si"uientes i!presiones e@plicando lo 3ue pasa< •

7l observar cuidadosa!ente el calenta!iento del a"ua observa!os 3ue el a"ua caliente en la parte in.erior sub0a hacia la super.icie ;.or!ando un patrón circular=, desplazando el a"ua .r0a 3ue se encontraba all0 y 1sta a su vez, descend0a ocupando el lu"ar dejado por el a"ua caliente4

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Tensión Superficial •

•

•

Esto se pudo apreciar "racias al per!an"anato de potasio 3ue nos .acilitó la observación del .lujo de a"ua4 El 9er!an"anato de potasio co!binado con el a"ua !odela el !ovi!iento del l03uido 3ue es producido por la trans.erencia de calor por convección4 El a"ua caliente sube hacia la super.icie por3ue al absorber el calor de la lla!a se vuelve !enos densa ;dilatación del a"ua= 3ue el a"ua .r0a, es decir, el .lujo de a"ua .r0a y caliente se debe a la di.erencia de densidades producidas por el calenta!iento inicial de la porción de a"ua de la parte in.erior del vaso4

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)ONTA'E 2 0 CON(ECCI%N EN AIRE PASO #: -

#es"losa!os una cuidadosa!ente4

espiral,

recort:ndolo

PASO !: -

Hace!os un nudo en el sedal y lo pasa!os por un ori.icio previa!ente hecho en el centro del espiral

PASO 2: -

Encende!os el !echero con una lla!a baja

PASO 3: -

Colocar la espiral entre $* y (' c! por enci!a del !echero4

PASO $: -

bserva!os y anota!os nuestras observaciones del .enó!eno< •

•

Cuando la espiral es colocada sobre el !echero, el aire 3ue est: cerca del .ue"o recibe calor, por consi"uiente, el volu!en de esta capa de aire au!enta y por eso su densidad dis!inuir:, haciendo 3ue se desplace hacia arriba por la espiral para 3ue sea ree!plazado por aire !enos caliente y !:s denso 3ue viene de la re"ión superior, Este proceso contina con una circulación de !asas de aire !:s caliente hacia arriba y de !asas de aire .rio hacia abajo este aire en !ovi!iento !over: la espiral haciendo 3ue entre en rotación4

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Para la espiral confecciona-a -el o9ro sen9i-o el 6iro sera el iso= •

•

Io, se"n lo visto y por su .or!a la "eo!etr0a deter!ina el !ovi!iento de la espiral4 El sentido orientar0a el !ovi!iento del espiral, as0 3ue si el sentido ca!bia puesto 3ue el .lujo de aire asciende por un lado y por el otro desciende4

PASO 4: Seale 9res eeplos en los ;ue o>ser/e es9e feneno a4 Cuando una sustancia es .orzada a !overse por un ventilador o una bo!ba, co!o en al"unos siste!as de cale.acción de aire4 b4 Circulación de aire en una playa es un !odo de convección natural4 c4 >a !ezcla 3ue se presenta cuando el a"ua de la super.icie de un la"o se en.r0a y se hunde4

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(.

E(AL&ACI%N:

#. Si en lu6ar -e a6ua se u9iliGa o9ro l;ui-o -e aalo. El "r:.ico se"uir0a siendo una recta, sin e!bar"o, la pendiente variar:4 ecorde!os la ecuación 3ue relaciona la te!peratura con el tie!po<

#onde c es el calor especi.ico4 7hora bien, el coe.iciente de t vendr0a a ser la pendiente de dicha recta4 Es decir<

8e!os 3ue esta pendiente tiene en su e@presión al calor espec0.ico c y se relaciona inversa!ente proporcional a ella4 Es decir, a un !ayor c la pendiente de la recta ser: ! enor, en ca!bio, a un !enor c la pendiente ser: !:s pronunciada4 Entonces ve!os 3ue si trabaja!os bajo las !is!as condiciones, ca!biando solo el a"ua por otro l03uido de !ayor calor especi.ico, la recta tendr: una !enor pendiente con respecto a la inicial ;para el a"ua= por lo !encionado l0neas arriba4

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!. Por ;u@ en el aus9e -e la 6r7fica no se consi-era el in9er/alo -e 5$HC a #""HC= Io se considera debido a 3ue en ese intervalo para los tie!pos 3ue pasan la te!peratura varia !uy poco, y co!o el ter!ó!etro indica las te!peraturas para cada '4*C, entonces se co!eter0a errores en la to!a de te!peraturas ya 3ue se obtendr0an con i!precisión alterando los resultados al realizar el ajuste de rectas4

2. De9erine el fluo calorfico en ca-a caso. Fsicaen9e A ;ui@n se -e>e -ico /alor= Para la 9a>la "#: >ue"o de aplicar re"resión lineal< T =3,290 t + 32,69

9or co!paración<

ee!plazando !asa

(c =1,00

3,290=

H → mc ( 3290 ) = H mc

( m= 400 g ) y calor especi.ico del a"ua

cal ) g℃

3,290 ( 400 ) ( 1,00 ) = H

H =1316

cal m

Para la 9a>la "!: FIEE $ UNMSM

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= + >ue"o de aplicar re"resión lineal< T 9,897 t 21,52 9or co!paración<

ee!plazando !asa

( c =1,00

3,290=

H → mc ( 9,897 ) = H mc

(m=200 g ) y calor especi.ico del a"ua

cal ) g℃

9,897 ( 200 ) ( 1,00 )= H

H =1979,4

cal m

Para la 9a>la "2: >ue"o de aplicar re"resión lineal< T =−0,068 t + 91,05

9or co!paración<

ee!plazando !asa

(c =1,00

3,290=

H → mc ( 3290 ) = H mc

( m=200 g ) y calor especi.ico del a"ua

cal ) g℃

−0,068 ( 200 ) ( 1,00 )= H H =−13,6

cal s

Para la 9a>la "3: >ue"o de aplicar re"resión lineal< T =−0,023 t + 65,05

9or co!paración<

3,290=

H → mc ( 3290 ) = H mc

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Página | 1"



ee!plazando !asa

(c =1,00

( m=200 g ) y calor especi.ico del a"ua

cal ) g℃

3,290 ( 400 ) ( 1,00 ) = H

H =−4,6

cal s

3. In-i;ue el 9iepo ;ue -eor en recorrer el in9er/alo 8"HC < 8$HC. Re/ise el caso re6is9ra-o en9re $"HC < $$HC &san-o la ecuacin -e la 9a>la "#: T =3,290 t + 32,69

To!ando T D )' y TD)* se tiene< T =80= 3,290 t + 32,69 →t 1=14.38 m T =85= 3,290 t + 32,69 →t 1=15.90 m

El tie!po 3ue de!oro en recorrer .ue<

t =t 2− t 1 =1.52 minutos

&san-o la ecuacin -e la 9a>la "#: T =3,290 t + 32,69

To!ando T D *' y TD** se tiene< T =50=3,290 t + 32,69 → t 1=5.26 m T =55=3,290 t + 32,69 → t 1=6.78 m

El tie!po 3ue de!oro en recorrer .ue<

FIEE $ UNMSM

Página | 1#



t =t 2− t 1 =1.52 minutos

5e observa 3ue para i"uales ca!bios de te!peratura es i"ual el intervalo de tie!po4

$. +u@ relacin exis9e en9re las pen-ien9es -e las -iferen9es 6r7ficas < la can9i-a- -e calor a>sor>i-a para los -iferen9es casos= #e todos los casos se tienen las si"uientes relaciones< >as pendientes de las "r:.icas son H2!c donde se observa una relación inversa entre la pendiente y el calor espec0.ico del !aterial y ta!bi1n con la !asa4 5abe!os 3ue un cuerpo con !ayor calor espec0.ico si"ni.ica 3ue necesita absorber una !ayor cantidad de calor para au!entar su te!peratura4 5abe!os 3ue un cuerpo con !ayor !asa, tiende a absorber !:s calor 3ue un cuerpo con !enor !asa4 •

•

•

#e todo lo anterior se tiene 3ue una "r:.ica con !ayor pendiente indica un !enor calor espec0.ico y a !enor calor especi.ico 3ue el calor absorbido por el cuerpo es !enor4

Exis9e relacin in/ersa en9re la pen-ien9e < el calor a>sor>i-o.

4. In/es9i6ar < explicar so>re la con/eccin forGa-a -e eeplos -e aplicacin >a convección .orzada es el !ovi!iento del .luido "enerado por .uerzas i!pulsoras e@ternas4 Este tipo de convección .orzada tiene co!o !ecanis!o la trans.erencia de calor entre una super.icie y un .luido con !ovi!iento 3ue .luye alrededor de la !is!a, el cual es .orzado a circular a trav1s de esta por al"n e3uipo donde se hace variar la presión del .luido de trabajo Eje!plos de aplicación<

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- 7plicación de "radientes de presión con una -

bo!ba >os ventiladores

5. Los o9ores au9oo9rices no pue-en refri6erarse por s solos. +u@ sis9eas usan < ;ue principio -e propa6acin usan para -isipar la ener6a calorfica= Sis9eas -e refri6eracin >os siste!as actual!ente e!pleados para la re.ri"eración de los !otores, tanto de "asolina co!o #iesel, son los si"uientes< •

e.ri"eración por aire

•

e.ri"eración por a"ua o !i@tos

 Refri6eracin por aire Este siste!a consiste en evacuar directa!ente el calor del !otor a la at!ós.era a trav1s del aire 3ue lo rodea4 9ara !ejorar la conductibilidad t1r!ica o la !anera en 3ue el !otor trans!ite el calor a la at!ós.era, estos !otores se .abrican de aleación li"era y disponen sobre la carcasa e@terior de unas aletas 3ue per!iten au!entar la super.icie radiante de calor4 >a lon"itud de estas aletas es proporcional a la te!peratura alcanzada en las di.erentes zonas del cilindro, siendo, por tanto, de !ayor lon"itud las 3ue est:n !:s pró@i!as a la c:!ara de co!bustión4

&TILIA EL PRINCIPIO DE PROPA,ACION DE CON(ECCI%N (en9aas -e es9e sis9ea: •

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>a sencillez del siste!a4 5e obtiene un !enor peso !uerto del !otor al eli!inar los ele!entos de re.ri"eración Menor entreteni!iento del siste!a4 5e consi"ue al eli!inar posibles aver0as en los ele!entos au@iliares de re.ri"eración4

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Tensión Superficial •

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El !otor ocupa !enor espacio4 Factor i!portante, a tener en cuenta en veh0culos pe3ueos y sobre todo en !otocicletas, donde el espacio destinado al !otor es reducido4 #is!inuye las p1rdidas de calor por re.ri"eración4 Estas perdidas suelen ser un $)K !enos 3ue en la re.ri"eración por a"ua, obteni1ndose, por tanto, un !ayor rendi!iento t1r!ico4

Incon/enien9es: •

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>os !otores re.ri"erados por aire son !:s ruidosos 3ue los re.ri"erados por a"ua4 Esto es debido a 3ue el paso del aire por las aletas de re.ri"eración ori"ina un pe3ueo a!pli.icador sonoro4 En los re.ri"erados por a"ua, la capa l03uida 3ue circunda las ca!isas hace de a!orti"uador de los ruidos internos4 >a re.ri"eración es irre"ular4 Esto es debido a la in.luencia de la te!peratura a!biente 3ue produce un !ayor calenta!iento al ralent0, cuando el veh0culo no se !ueve o circula !uy lento4 Est:n so!etidos, por lo tanto, a un !ayor peli"ro de "ripaje lo 3ue obli"a a un !ayor jue"o de !ontaje entre sus ele!entos4 #ebido a la !ayor te!peratura en los cilindros, la !ezcla o aire aspirado se dilata4 Con esto se reduce el llenado y, por tanto, la potencia til del !otor en un K apro@i!ada!ente4

 Refri6eracin por a6ua Este siste!a consiste en un circuito de a"ua, en contacto directo con las paredes de las ca!isas y c:!aras de co!bustión del !otor, 3ue absorbe el calor radiado y lo transporta a un depósito re.ri"erante donde el l03uido se en.r0a y vuelve al circuito para cu!plir nueva!ente su !isión re.ri"erante donde el l03uido se en.r0a y vuelve al circuito para cu!plir su !isión re.ri"erante4 El circuito se establece por el interior del blo3ue y culata, para lo cual estas piezas se .abrican huecas, de .or!a 3ue el l03uido re.ri"erante circunde las ca!isas y c:!aras de co!bustión circulando alrededor de ellas4

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Funcionaien9o El a"ua caliente entra por la parte alta del radiador donde se en.r0a a su paso por los tubos y aletas re.ri"erantes en contacto con el aire de desplaza!iento4 El a"ua .r0a, por el au!ento de peso, baja al depósito in.erior del radiador y entra en el bos3ue, donde al irse calentando va ascendiendo por el circuito interno para salir otra vez al radiador4

>a circulación del a"ua en el siste!a es autorre"ulable, ya 3ue al au!entar la te!peratura del !otor, au!enta ta!bi1n la velocidad de circulación por su circuito interno, independiente!ente de la velocidad de r1"i!en del !otor4

Incon/enien9es -el sis9ea El siste!a es sencillo y econó!ico, pero, debido a la pe3uea velocidad del a"ua en el circuito, se re3uiere un "ran caudal, un "ran volu!en de l03uido y !ucha super.icie radiante en el radiador4 Esto hace 3ue el siste!a re3uiera piezas !uy volu!inosas, 3ue ocupan "ran espacio !uerto en el !otor, solución 3ue no es posible en los auto!óviles actuales4

8. En las inas su>9err7neas se presen9a el pro>lea -e la circulacin -e aire. In/es9i6ue ;ue sis9eas usan < con ;u@ principio fsico se -esarrollan. Enfriaien9o -e aire en ina El objeto de acondicionar el aire de la !ina i!parti1ndole !ayor capacidad de en.ria!iento para contrarrestar condiciones t1r!icas a!bientales adversas, es cuando la ventilación no puede !antener condiciones t1r!icas a!bientales adecuadas4

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9ara poder decidir cu:l siste!a de acondiciona!iento de aire es conveniente se deben conocer y2o establecer los si"uientes datos< par:!etros .isioló"icos, !eteoroló"icos en super.icie, "eoló"icos, de producción y de ventilación4 #e ser necesaria la re.ri"eración, de acuerdo a los suda.ricanos, se debe hacer en tres .ases4 - En la pri!era .ase se debe en.riar el a"ua de servicios de la !ina a la te!peratura !:s baja posible4 - En la se"unda .ase se en.r0a el aire entrante a la !ina para co!pensar los e.ectos del aire h!edo del verano, la autoco!presión y las .uentes de calor en el siste!a de tiros4 - En la tercera .ase se vuelve a en.riar el aire de ventilación de vez en cuando en los rebajes usando serpentines con a"ua en.riada4

Clasificacin -e plan9as o sis9eas -e enfriaien9o >os lu"ares ló"icos disponibles en una !ina subterr:nea donde deben ubicarse las plantas de re.ri"eración son< en super.icie o en el interior de la !ina4 >os siste!as de en.ria!iento se clasi.ican en cuanto a su ubicación y en cuanto a la !anera de disipar el calor "enerado por las plantas4 Es sabido 3ue no hay dos !inas i"uales, por lo 3ue para ele"ir un siste!a se debe to!ar en cuenta las condiciones individuales de cada !ina4

A,&A DE S&PERFICIE CON DISPOSICI%N DE CALOR AL A,&A DE DRENA'E 9ara un siste!a as0 se necesita tener una "ran cantidad de a"ua .r0a disponible en super.icie, tal co!o un r0o o un la"o, lo cual es una situación poco co!n4 El a"ua as0 disponible se entuba para bajarla a la !ina y usarla en plantas de acondiciona!iento de aire, una vez usada se descar"a en el drenaje de la !ina4 ;Fi"ura $=4

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5e han hecho pruebas de hacer hielo en super.icie y !andarlo por tuber0a a la !ina en una lechada de a"ua a ' C con hielo4 5in e!bar"o, el costo de capital de hacer hielo en super.icie es !:s alto 3ue el de unidades !ec:nicas de re.ri"eración en el interior de la !ina4

AT AA 3 En este siste!a la unidad de re.ri"eración se sita en el interior de la !ina y en.r0an el aire directa!ente o haci1ndolo pasar por un interca!biador de calor4 El condensador de esta unidad es en.riado por a"ua de !ina, el a"ua despu1s de en.riar el condensador es descar"ada al siste!a de bo!beo de a"ua4 El siste!a re3uiere bastante a"ua4 Hay unidades 3ue aceptan a"ua a una te!peratura de hasta %'C ;$'%F=, utilizando el re.ri"erante correcto4 El a"ua de !ina debe estar libre de sedi!entos y sólidos disueltos, no debe ser corrosiva ni debe crear incrustaciones en las tuber0as4 9or supuesto la descar"a de a"ua caliente del condensador no debe estar en contacto con el aire entrante para no aadir ese calor al aire4

En la /en9ilacin con a6ua se u9iliGa el principio -e con-uccin < en la /en9ilacin usan-o aire se u9iliGa el principio -e con/eccin. FIEE $ UNMSM

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?. Se sa>e ;ue el Sol es97 cons9i9ui-o por -i/ersos 6ases in/es9i6ue us9e- co ocurre el 9ranspor9e -e ener6a a 9ra/@s -e @l. El transporte de ener"0a se realiza por convección, de !odo 3ue el calor se transporta de !anera no ho!o"1nea y turbulenta por el propio .luido en la zona convectiva4 >os .luidos en esta zona se dilatan al ser calentados y dis!inuyen su densidad, por ende, se .or!an corrientes ascendentes de !aterial de la zona caliente cercana a la zona de radiación hasta la zona superior y si!ult:nea!ente se producen !ovi!ientos descendentes de !aterial desde las zonas e@teriores .r0as4

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CONCL&SIONES  7l calentar un .luido, se hace !enos denso 3ue el resto del .luido 3ue lo rodea y .lota sobre 1ste, ascendiendo as0 por dicho .luido4  >as corrientes convectivas en un .luido se dan de un solo !odo4 El ascenso por un lado y por el otro el descenso4 Esto es por3ue en el ascenso el l03uido ha au!entado su volu!en4 9or tanto dis!inuye su densidad4  Cuanto !ayor es la velocidad del .luido, !ayor es la velocidad de trans.erencia de calor4  5i se controla la velocidad del aire ;.luido= dis!inuye, entonces el espiral deja de !overse4  >a velocidad de trans.erencia de calor por convección sie!pre es proporcional a la di.erencia de te!peratura entre la super.icie y el .luido4

RECO)ENDACIONES  7"re"ar apro@i!ada!ente solo * ó  cristales de 9er!an"anato pot:sico, ya 3ue di.icultar0a la visión de las burbujas .or!adas por el calenta!iento y la orientación de estas4

 Tener !ucho cuidado al !anipular el !echero para la pr:ctica e@peri!ental4

 Io acercar de!asiado el papel al !echero por3ue se podr0a 3ue!ar4

S&,ERENCIAS

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 7doptar una buena posición para ver las te!peraturas en el ter!ó!etro y evitar errores4  6sar una lla!a baja en el !echero para 3ue la espiral no se 3ue!e4  Tener los !ateriales a usar anticipada!ente ya 3ue las e@periencias son se"uidas4  Mantener la lla!a constante, no alterarla para evitar errores4

BIBLIO,RAFJA -

F0sica para Ciencias e /n"enier0a4 7utor< Giancoli Editorial< 9earson 8ol

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$4 F0sica para Ciencias e /n"enier0a4 7utor< ay!ond 5erBay 8ol $ 5epti!a edición4

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8 Calor Absorbido y Disipado

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