UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁINICA DEPARTAMENTO DE ENERGIA Y AMBIENTE
CURSO: laboratorio de Termodinamica (3050)
Instructor: Isaach Sagel
Laboratorio: Sistema Termodinámico y Alrededores
Estudiantes:
Grupo; 1IM-131
Fecha de entrega: 19 de Abril de 2017
Objetivo General: Adquirir destreza en el planteamiento preliminar a un análisis
termodinámico Objetivos Específicos
(1) Identificar el sistema termodinámico, sus fronteras y su entorno (2) Determinar el tipo de modelado requerido en cada caso. Contenidos Principales: Se revisarán los siguientes conceptos:
(1) Sistema termodinámico, alrededores y fronteras (2) Sistema cerrado o masa de control y sistema abierto o volumen de control
Metodología: Esta sesión de laboratorio consiste en una práctica en la cual se le
plantearan al estudiante diferentes situaciones en la que se requiere hacer un análisis termodinámico. Los estudiantes analizaran y discutirán cada situación de acuerdo a los estudiado en clases y responderán según se describe en el procedimiento. El cuestionario deberá ser entregado al profesor una vez terminada la sesión. Procedimiento: Estudie detenidamente cada figura sugerida. Lea cuidadosamente
la pregunta relacionada a cada caso. Seleccione de acuerdo a la pregunta el sistema termodinámico, los alrededores del sistema y sus fronteras e indique si el análisis se realiza bajo el supuesto de una masa de control o de un volumen de control. NO responda la pregunta. Introducción
Este laboratorio lo hacemos con el fin de demostrar ejemplos de sistemas termodinámicos ya sea de tipo abierto, cerrado o aislado en los cuales veremos el comportamiento que adquiere en cada uno de los casos ya sea un intercambio de calor , trabajo o masa y también para determinar las fronteras ya sean físicas reales o imaginarias
Discusión
En este laboratorio se busca adquirir destrezas en el planteamiento preliminar a un análisis termodinámico mediante el análisis de casos representados en imágenes en el trabajo con el fin de identificar los diferentes tipos de sistemas que podemos encontrarnos en la vida cotidiana Habiendo analizado los diferentes casos presentados en el laboratorio nos podemos dar cuenta de la amplia gama de aplicación para tanto los sistemas abiertos, cerrados y aislados presentados en la vida cotidiana Para un mejor entendimiento, debemos saber que es un sistema y los diferentes sistemas que vamos a estudiar en este laboratorio Un sistema se define como una cantidad de materia o una región en el espacio elegidas para su estudio, la masa o región que se encuentran afuera del sistema se conocen como alrededores. La superficie real o imaginaria que que separa el sistema de sus alrededores se llama frontera. Un sistema cerrado consta de una cantidad fija de masa y ninguna masa puede cruzar la frontera y el volumen de un sistema encerrado no tiene que ser fijo, en caso especial si incluso impide el paso de la energía cruce la frontera se le considera como un sistema aislado y el sistema abierto o de volumen de control es una región elegida apropiadamente en el espacio, en este sistema a diferencia de los 2 anteriores se permite el libre paso del volumen de masa como la energía
Caso I.
1.1 ¿Cuándo se enfría la comida? Sistema Termodinámico R= Comida. Alrededores del sistema: R=Pared de la refrigeradora, pared de la olla, aire sobre la comida. Fronteras: R= superficie interna de la olla, superficie que separa la comida del aire que serían las líneas imaginarias Modelo utilizado para el análisis: R=cerrado 1.2. ¿La temperatura de 6 ºC podría incrementarse hasta 10ºC? Sistema Termodinámico: aire de 6°C. Alrededores del sistema: R= Las paredes de la nevera internamente, la comida y la olla Fronteras: R= superficies que divide la comida del aire, la superficie que separa las paredes internas de la nevera, superficie externas de la olla. Modelo utilizado para el análisis: cerrado.
Caso 2.
2.1 ¿Se expandirá o contraerá el hierro al transferirse la energía? Sistema Termodinámico: Hierro Alrededores del sistema: R=paredes internas del recipiente, agua. Fronteras: Superficie que separa las paredes internas del recipiente del agua, superficie que separa el agua del hierro. Modelo utilizado para el análisis: cerrado 2.2 ¿En cuánto tiempo la temperatura de 30ºC se incrementa a 35ºC? Sistema Termodinámico: agua. Alrededores del sistema: R=paredes internas del recipiente, hierro. Fronteras: R=superficies que separa el agua de las paredes internas del refrigerador, superficie que separa el hierro del agua. Modelo utilizado para el análisis: sistema cerrado 2.3 ¿En cuánto tiempo la temperatura de 350ºC, disminuye a 5ºC? Sistema Termodinámico: Hierro a 350
Alrededores del sistema: R= agua, paredes internas del recipiente. Fronteras: R=superficie interna del recipiente que la separa del agua, superficie que separa el agua del hierro a 350°C. Modelo utilizado para el análisis: sistema cerrado.
Caso 3:
3.1 ¿Se derretirá el hielo? Sistema Termodinámico: Bloque de hielo Alrededores del sistema: 1.
Ambiente que lo rodea
2.
Mesa
3.
Mantel
Fronteras: 1. Línea alrededor del bloque de hielo 2. Linea entre el hielo y el mantel
Modelo utilizado para el análisis: sistema cerrado ( masa de contro) 3.2 ¿Se enfriara la mesa? Sistema Termodinámico: hielo
Alrededores del sistema: 1. Ambiente alrededor de la mesa 2. Mesa 3. Mantel Fronteras: 1. Frontera imaginaria en los lados y sobre la parte superior del hielo 2. Frontera imaginaria entre el hielo y el mantel
Modelo utilizado para el análisis: sistema abierto Caso 4
4.1 ¿Cuál es la temperatura del agua en la salida del calentador? Sistema Termodinámico: R= Agua dentro del tubo Alrededores del sistema 1. Regadera del baño 2. Calentador de resistencia 3. Tubo de agua Fronteras: 1. Superficie que rodea el tubo 2. Superficie del calentador de agua Modelo utilizado para el análisis: sistema abierto 4.2 ¿Cuál es la temperatura del agua en la entrada de la regadera? 22°C Sistema Termodinámico: Tubo de agua
Alrededores: 1. Aire de la habitación 2. Paredes Fronteras: 1. Superficie del tubo 2. Línea que separa al tubo del Área del baño
Conclusión:
Hemos llegado a la conclusión en esta experiencia que existen diferentes tipos de sistema tanto cerrado, abierto y aislado. Comprendimos la importante que tiene cada uno de estos sistemas y su diferencias entre cada uno.
Podemos ver cada una de sus fronteras, como también ver sus alrededores; Este laboratorio nos ayudó a ver más allá de lo teórico ya que pudimos reafirmar nuestro conocimiento adquiridos en las clases teóricas.
Evaluación Sugerida:
Referencia:
Yunus A. Cengel y Michael A. Boles. TERMODINÁMICA. 6ta Edición. Mc. Graw Hill. 2008.
