Universidad Tecnológica de Panamá.
Facultad de Ingeniería Industrial.
Termodinámica.
Portafolio Electrónico Estudiantil.
Grupo: 1II-132.
Estudiante: Elicia López 8-835-2124.
Profesora: Gloria I. Cedeño Q.
Fecha de entrega: Martes, 7 de junio.
I Semestre 2011. Introd Int roduc ucci ción ón. 1
La termodinámica es la ciencia de la energía. Es la rama de la físi física ca enca encarg rgad ada a de desc descri ribi birr los los esta estado dos s de equi equili libr brio io a nive nivell macroscópico. Esta ciencia surge de los constantes esfuerzos que ha teni tenido do el homb hombre re por por conv convert ertir ir calo calorr en ener energí gía. a. Incl Incluy uye e tant tanto o la energía, como sus transformaciones ya sean para la generación de pote potenc ncia ia,, refri refrige gerac ració ión n y la rela relaci ción ón entr entre e las las prop propie ieda dade des s de la materia. Basa sus estudios en sistemas reales, sin modelizar y sigue un méto método do expe experi rime ment ntal al.. Una Una vez vez invo involu lucr crad ado o el estu estudi dio o de la ener energí gía, a, apar aparec ece e un nuev nuevo o conc concep epto to,, deno denomi mina nado do Prin Princi cipi pio o de Conservaci Conservación ón de la Energía, este principio enfatiza enfatiza que la energía energía no se crea, ni se destruye, pero es posible transformarla de una forma a otra. Este concepto también recibe el nombre de la Primera Ley de la Termodinámica. La primera parte de la Termo rmodinámica es fundam fundament ental al para para poster posterior iores es aplica aplicacio ciones nes debido debido a que requie requiere re cono conoci cimi mien ento tos s bási básico cos s como como lo son son la ener energí gía, a, calo calor, r, trab trabaj ajo, o, propie propiedad dades es extens extensiva ivas, s, intens intensiva ivas, s, las escalas escalas de temper temperatu atura, ra, términos que van acompañados de sus respectivas unidades. Otros conceptos muy utilizados también son la presión y sus relaciones con la temperatura y el ambiente. Abarcados estos conceptos se aplican ento entonc nces es a sist sistem emas as cerr cerrad ados os,, cono conoci cido dos s por por la cara caract cter erís ísti tica ca particular de no permitir el paso de masa a través de sus fronteras más sí de energía, a diferencia de un sistema abierto o volumen de control, en el que se permite el paso de masa y de energía. Se debe tener en cuenta que un sistema adiabático reúne las características de un sistema cerrado con la única variante de que se priva del intercambio de energía. El estudio de los sistemas abiertos, cerrados y adiabáticos se observan en problemas de cilindro-émbolo, ollas de presión, en las que se van determinando los estados termodinámicos a medida que avanza un determinado proceso. Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio de magnit magnitude udes s extens extensiva ivas s como como lo son la energí energía a intern interna, a, entrop entropía, ía, volumen o la composición molar del sistema. Los estados de equilibrio también son estudiados por magnitudes no extensivas o intensivas, deri deriva vada das s de las las ant anterio eriore res s como como la temp temper erat atur ura, a, pres presió ión n o la densidad. La Segu Segund nda a Ley Ley de la Term Termod odin inám ámic ica a rela relaci cion ona a los los conc concep epto tos s aprendidos en la primera ley con otro aspecto importante: la energía tien tiene e tant tanto o cali calida dad, d, como como can cantida tidad d. En la Segun egunda da Ley Ley de la Termodinámica se aprecian problemas reales que involucran toberas, turb turbin inas as,, bomb bombas as,, cond conden ensa sado dores res,, comp compre reso sore res s y sist sistem emas as que que forman parte de los sistemas de refrigeración o de acondicionamiento de aire, también se estudia el funcionamiento de centrales eléctricas, la generación de potencia en éstas, entre otros sistemas utilizados para analizar volúmenes de control. Con esta segunda ley se toca un punto muy importante que no era restringido por la primera ley y es
2
La termodinámica es la ciencia de la energía. Es la rama de la físi física ca enca encarg rgad ada a de desc descri ribi birr los los esta estado dos s de equi equili libr brio io a nive nivell macroscópico. Esta ciencia surge de los constantes esfuerzos que ha teni tenido do el homb hombre re por por conv convert ertir ir calo calorr en ener energí gía. a. Incl Incluy uye e tant tanto o la energía, como sus transformaciones ya sean para la generación de pote potenc ncia ia,, refri refrige gerac ració ión n y la rela relaci ción ón entr entre e las las prop propie ieda dade des s de la materia. Basa sus estudios en sistemas reales, sin modelizar y sigue un méto método do expe experi rime ment ntal al.. Una Una vez vez invo involu lucr crad ado o el estu estudi dio o de la ener energí gía, a, apar aparec ece e un nuev nuevo o conc concep epto to,, deno denomi mina nado do Prin Princi cipi pio o de Conservaci Conservación ón de la Energía, este principio enfatiza enfatiza que la energía energía no se crea, ni se destruye, pero es posible transformarla de una forma a otra. Este concepto también recibe el nombre de la Primera Ley de la Termodinámica. La primera parte de la Termo rmodinámica es fundam fundament ental al para para poster posterior iores es aplica aplicacio ciones nes debido debido a que requie requiere re cono conoci cimi mien ento tos s bási básico cos s como como lo son son la ener energí gía, a, calo calor, r, trab trabaj ajo, o, propie propiedad dades es extens extensiva ivas, s, intens intensiva ivas, s, las escalas escalas de temper temperatu atura, ra, términos que van acompañados de sus respectivas unidades. Otros conceptos muy utilizados también son la presión y sus relaciones con la temperatura y el ambiente. Abarcados estos conceptos se aplican ento entonc nces es a sist sistem emas as cerr cerrad ados os,, cono conoci cido dos s por por la cara caract cter erís ísti tica ca particular de no permitir el paso de masa a través de sus fronteras más sí de energía, a diferencia de un sistema abierto o volumen de control, en el que se permite el paso de masa y de energía. Se debe tener en cuenta que un sistema adiabático reúne las características de un sistema cerrado con la única variante de que se priva del intercambio de energía. El estudio de los sistemas abiertos, cerrados y adiabáticos se observan en problemas de cilindro-émbolo, ollas de presión, en las que se van determinando los estados termodinámicos a medida que avanza un determinado proceso. Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio de magnit magnitude udes s extens extensiva ivas s como como lo son la energí energía a intern interna, a, entrop entropía, ía, volumen o la composición molar del sistema. Los estados de equilibrio también son estudiados por magnitudes no extensivas o intensivas, deri deriva vada das s de las las ant anterio eriore res s como como la temp temper erat atur ura, a, pres presió ión n o la densidad. La Segu Segund nda a Ley Ley de la Term Termod odin inám ámic ica a rela relaci cion ona a los los conc concep epto tos s aprendidos en la primera ley con otro aspecto importante: la energía tien tiene e tant tanto o cali calida dad, d, como como can cantida tidad d. En la Segun egunda da Ley Ley de la Termodinámica se aprecian problemas reales que involucran toberas, turb turbin inas as,, bomb bombas as,, cond conden ensa sado dores res,, comp compre reso sore res s y sist sistem emas as que que forman parte de los sistemas de refrigeración o de acondicionamiento de aire, también se estudia el funcionamiento de centrales eléctricas, la generación de potencia en éstas, entre otros sistemas utilizados para analizar volúmenes de control. Con esta segunda ley se toca un punto muy importante que no era restringido por la primera ley y es
2
que los procesos no son reversibles, pueden ocurrir de cierta forma, pero no pueden regresar al estado en el que se encontraban.
Índ ndiice.
3
Plan Analítico (Contenido) . Módulo I: “Conceptos Fundamentales de la Termodinámica”. Objetivos Específicos 1. Definir, incorporar al lenguaje técnico y analizar cada concepto básico e introductorio de la termodinámica.
Contenidos 1.1 Concepto Micro y Macro de la termodinámica. 1.2 Sistema, límites y alrededores del sistema termodinámico, tipos de sistemas. 1.3 Propiedades termodinámicas , procesos y ciclos. 1.4 Ley Cero de la Termodinámica . 1.5 Estado y fase Termodinámica . 1.6 Sustancia Pura y simple compresible. 2. Dibujar procesos 1.7 Comportamiento termodinámicos PVT de las sobre diagramas sustancias. PVT de la 1.8 Diagramas de sustancia, Propiedades para identificando cada procesos de cambio zona o línea de de fase. saturación. 1.9 Gases Ideales y reales. 3. Utilizar los gráficos 1.10 Gráficos y Tablas y las tablas Termodinámicas. termodinámicas 1.11 Aplicaciones. para resolver problemas simples de aplicación.
Herramientas
4
Módulo II: “Formas de Energía en Tránsito: Calor y Trabajo”. Objetivos Específicos 1. Explicar la diferencia entre las cantidades termodinámicas inexactas y exactas.
2. Definir, calcular y diferenciar los tipos de calor sensible y latente.
3. Identificar cuándo hay trabajo transferido por un sistema y calcularlo.
Contenidos 2.1 Concepto de energía en forma de calor. 2.2 Calor específico y capacidad calorífica de las sustancias. 2.3 Diagrama T-S. 2.4 Calor: una cantidad inexacta. 2.5 Calor sensible y calor latente. 2.6 Aplicaciones: cálculo de calor sensible y calor latente para varias fases de las sustancias. 2.7 Concepto de Energía en forma de trabajo. 2.8 Diferentes formas de trabajo. 2.9 Aplicaciones.
Herramientas
5
Módulo III: “Primera Ley De La Termodinámica Para Sistemas Cerrados”. Objetivos Específicos 1. Analizar las diferentes formas de energía que aparecen en la I Ley de la termodinámica. 2. Realizar el balance de energía en un sistema cerrado. 3. Resolver problemas simples de transferencia de energía, usando la I Ley de la termodinámica
Contenidos 3.1 Formas de energía contenida en un sistema: energía interna, cinética y potencial.
Herramientas
3.2 Balance de energía para un sistema cerrado. 3.3 Aplicaciones de la Primera Ley para sistemas cerrados.
6
Módulo IV: “Primera Ley De La Termodinámica Para Volúmenes De Control”. Objetivos Específicos Contenidos 1. Realizar el balance 4.3 Ecuación de de energía para un conservación de sistema abierto. energía para sistemas abiertos. 2. Diferenciar el 4.1 Sistema y enfoque de volumen de control. sistema y volumen 4.2 Ecuación de de control. conservación de masa para volúmenes de control. 3. Aplicar la I Ley 4.4 Primera Ley para procesos y aplicada a Procesos equipos de flujo de Flujo estable y estable y estado estado estable estable. f.e.e.e. Equipos que trabajan bajo este proceso. 4.5 Aplicaciones del proceso de f.e.e.e. 4. Aplicar la I ley 4.6 Análisis para sistemas termodinámico abiertos. de procesos de Flujo uniforme y estado uniforme. 4.7 Problemas de aplicación de Procesos de f.u.e.u.
Herramientas
7
Módulo V: “Segunda Ley De La Termodinámica”. Objetivos Específicos 1. Explicar el concepto de entropía y su relación con la energía disponible y no disponible. 2. Aplicar el concepto de energía degradada en el análisis de los sistemas cerrados y abiertos. 3. Valorar las consecuencias de la segunda ley en los procesos comunes de transferencia de energía y la eficiencia de los equipos.
Contenidos
Herramientas
8
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ Facultad de INGENIERÍA INDUSTRIAL
PROGRAMA DE LA ASIGNATURA
I.
DATOS GENERALES
1. Denominación de la asignatura: TERMODINÁMICA I Código: 3050 Semestre: I
Año: III 2. Carrera: Licenciatura En Ingeniería Mecánica. 3. Tipo de Asignatura: Básica De Ingenieria – Área De Energía 4. Créditos: 4 Cantidad de Horas Teóricas: 3 Horas de Laboratorio: 2 Total de
Horas de práctica 0 . 5. Profesor Responsable del curso: Ing. Gloria I, Cedeño Q.
2011
II. JUSTIFICACIÓN
La primera parte de la Termodinámica es fundamental para las aplicaciones de la misma en la II parte. Ambas son indispensables para la comprensión de los conceptos discutidos posteriormente en las asignaturas de Transferencia de Calor, Planta de Potencia, Aire Acondicionado, Procesos y Equipos de Combustión, etc. El ingeniero Mecánico en la mayoría de sus diseños en el área térmica y fluidita se fundamenta en las Leyes de la Termodinámica. Una base sólida en el área de la Termodinámica, capacita y facilita la comprensión de los procesos de Transferencia de energía donde el Ingeniero Mecánico Industrial se ve involucrado cotidianamente. III. DESCRIPCIÓN
Conceptos fundamentales de la Termodinámica. Ley cero de la termodinámica. Concepto de energía en tránsito: calor y Trabajo. Concepto de energía contenida. Primera Ley para sistemas cerrados y abiertos. Aplicaciones para procesos y equipos de transferencia de energía de flujo estable y estado estable y flujo uniforme y estado uniforme. . Segunda Ley y sus consecuencias. Aplicaciones de la II ley. Concepto fundamental de la III Ley. Análisis de exergía.
9
IV. COMPETENCIAS
-Conocimientos de fundamentos de ingeniería. -Habilidades analíticas, de investigación y diseño de problemas de ingeniería. -Habilidades de comunicación oral y escrita y de trabajo en grupo. -Habilidades de trabajo individual y reconocimiento de la necesidad de educación continua. -Desarrollar y usar el vocabulario especializado y elaborar informes de manera sintética. -Responsabilidad y ética profesional. -Liderazgo y toma de decisiones.
V. ESTRUCTURA PROGRAMÁTICA
1. OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA / CURSO
Presentar, discutir y evaluar los conceptos fundamentales de las Leyes de la Termodinámica (Ley cero, I, II y III Ley) aplicadas a sistemas termodinámicos cerrados y a volúmenes de control. Aplicar cada una de las Leyes de la Termodinámica a problemas sencillos y propios de la Ingeniería Mecánica industrial
.
2. CONTENIDO DEL CURSO NOMBRE DEL MÓDULO I: “Conceptos Fundamentales De La Termodinámica” OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Definir , incorporar a su lenguaje técnico y analizar cada concepto básico e introductorio de la termodinámica; 2. Dibujar procesos termodinámicos sobre diagramas PVT de la sustancia, identificando cada zona o línea de saturación; 3. Utilizar los gráficos y las tablas
CONTENIDOS
1.1 Concepto Micro y Macro de la termodinámica; 1.2 Sistema, límites y alrededores del sistema termodinámico, tipos de sistemas; 1.3 Propiedades termodinámicas, procesos y ciclos; 1.4 Ley Cero de la Termodinámica; 1.5 Estado y fase Termodinámica; 1.6 Sustancia Pura y simple compresible;
10
termodinámicas para resolver problemas simples de aplicación.
1.7 Comportamiento PVT de las sustancias; 1.8 Diagramas de Propiedades para procesos de cambio de fase; 1.9 Gases Ideales y reales. 1.10 Gráficos y Tablas Termodinámicas 1.11 Aplicaciones
NOMBRE DEL MÓDULO II: “Formas De Energía En Tránsito: Calor Y Trabajo” OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Explicar la diferencia entre las cantidades termodinámicas inexactas y exactas; 2. Definir , calcular y diferenciar los tipos de calor sensible y latente; 3. Identificar cuándo hay trabajo transferido por un sistema y calcularlo.
CONTENIDOS
2.1 Concepto de energía en forma de calor; 2.2 Calor específico y capacidad calorífica de las sustancias; 2.3 Diagrama T-S; 2.4 Calor: una cantidad inexacta; 2.5 Calor sensible y calor latente 2.6 Aplicaciones: calculo de calor sensible y calor latente para varias fases de las sustancias. 2.7 Concepto de Energía en forma de trabajo; 2.8 Diferentes formas de trabajo; 2.9 Aplicaciones.
NOMBRE DEL MÓDULO III: “Primera Ley De La Termodinamica Para Sistemas Cerrados” OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Analizar las diferentes formas de energía que aparecen en la I Ley de la termodinámica; 2. Realizar el balance de energía en un sistema cerrado; 3. Resolver problemas simples de transferencia de energía, usando la i Ley de la termodinámica
CONTENIDOS
3.1 Formas de energía Contenida en un sistema: energía interna, cinética y potencial; 3,2 Balance de energía para un sistema cerrado; 3.3 Aplicaciones de la Primera Ley para sistemas cerrados.
11
NOMBRE DEL MÓDULO IV: “Primera Ley De La Termodinámica Para Volúmenes De Control” OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. 2. 3. 4.
CONTENIDOS
4.1 Sistema y volumen de Control; 4.2 Ecuación de conservación de masa para volúmenes de control; 4.3 Ecuación de conservación de energía para sistemas abiertos; 4.4 Primera Ley aplicada a Procesos de Realizar el balance de energía Flujo estable y estado estable f.e.e.e.; para un sistema abierto; Equipos que trabajan bajo este proceso Diferenciar el enfoque de 4.5 Aplicaciones del proceso de f.e.e.e. sistema y volumen de control; 4.6 Análisis termodinámico de procesos de Aplicar la I Ley para procesos Flujo uniforme y estado uniforme. y equipos de flujo estable y 4.7 Problemas de aplicación de Procesos de estado estable; f.u.e.u Aplicar la I ley para sistemas abiertos.
NOMBRE DEL MÓDULO V:”Segunda Ley De La Termodinámica ” OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Explicar el concepto de entropía y su relación con la energía disponible y no disponible; 2. Aplicar el concepto de energía degradada en el análisis de los sistemas cerrados y abiertos; 3. Valorar las consecuencias de la segunda ley en los procesos comunes de transferencia de energía y la eficiencia de los equipos.
CONTENIDOS
5.1 Introducción a la segunda Ley; 5.2 Depósitos de Calor y de Trabajo; 5.3 Máquinas térmicas y refrigeradores; 5.4 Entropía y el principio de incremento de entropía; 5.5 Tercera Ley de la Termodinámica y sus consecuencias; 5.6 Cambio de entropía de sustancias puras; 5.7 Eficiencias isentrópicas de dispositivos de flujo estable;
12
5.8 Principio de de Carnot; 5.9 Balance de entropía.
NOMBRE DEL MÓDULO VI: “Análisis De Disponibilidad (Exergía) E Irreversibilidad” OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Utilizar el concepto de energía disponible para el uso y análisis de rentabilidad de la energía en procesos específicos.
CONTENIDOS
5.1 5.2 5.3 5.4
Trabajo reversible e irreversibilidad; Disponibilidad y Trabajo perdido; Balance de exergía en sistemas cerrados; Balance de exergía en volúmenes de control.
3. 4. EVALUACIÓN
Parciales……:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::……………….…..25% 1. I el jueves 28 de marzo – 2011, 2. II el jueves 26 de mayo – 2011,
3.
III jueves 30 de junio – 2011
Tareas, Investigaciones, etc……………………………………………………10% Laboratorio, giras………………………………………………………………....15% Portafolio Electronico (Portapapeles o (cartapacio o carpeta)……………………………20% Examen Semestral……………………………………………………………….30%
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. YUNUS A. CENGEL & MICHAEL A. BOLES; “TERMODINÁMICA”; McGRAW-HILL. 2. VAN WYLEN & SONNTAG, “FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA”, LIMUSA. 3. FRANCIS HUANG, “INGENIERÍA TERMODINÁMICA”, CECSA.
13
4. MARK W. ZEMANSKY & RICHARD H. DITTMAN, “CALOR Y TERMODINÁMICA”, McGRAW-HILL. 5. WILLIAM C. REYNOLDS & HENRY C. PERKINS, “ENGINEERING THERMODYNAMICS”, McGRAW-HILL.
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL TEMODINAMICA I Parcial 1
PROFESORA DE LA MATERIA:ING. GLORIA I. CEDENO Q. VALOR DE LA PRUEBA__100 __ PUNTOSOBTENIDOS______ NOMBRE:____________________________CEDULA:_____________________FECHA___________
RESUELVA CLARAMENTE EL SIGUIENTE EXAMEN I. Cierto Y Falso. Explique su respuesta falsa, indique el porqué. (20 puntos, cada un) 1._________ Formas de energía asociadas a un estado son: Energía Potencial , Energía Cinética, Energía Interna,
Energía en Tránsito.___________________
2._________ Las propiedades son solo extensivas. _______.___________________ 3._________ Las energía en transito en un estado son el calor, el trabajo y la energía interna._____________________________________________________________
4._________ En un proceso cíclico, los estados inicial y final son diferentes. ____ _______________________________________________________________ 5._________ La variación de la elevación afecta la presión atmosférica estándar de un sitio en estudio._________________________________ 6._________El aumento de peso de una persona esta relacionado con que la energía suministrada al mismo es igual a la salida de energía. ___________________________
14
7._________ La variación de la elevación afecta la presión atmosférica estándar de un sitio en estudio._________________________________ 8._________Una persona pesa mas en la luna que en la tierra ___________________ 9. _________En la ecuación de estado La Temperatura y la Presion están en unidades absolutas. ___________________ 10. _________La bomba calorimétrica nos permite conocer la energía de los alimentos.. ________________________
II.
Escoger la Mejor respuesta. . (10 puntos, 2 cada uno) 1. La primera ley de la termodinámica se aplica a: a) Procesos mecánicos. b) Sistemas abiertos, sistemas cerrados. c) Procesos cíclicos. d) Procesos térmicos. 2. Los modos de transferir el calor son: a) Conducción, Convección y Radiación. b) ) Conducción, Convección y Energía interna. c) ) Conducción, Convección , trabajo del resorte d) ) Conducción, Energía interna, y convección forzada. 3. La ecuación cinética se relaciona con: a) La quietud de las moléculas. b) El movimiento relativo de los cuerpos. c) Que se tiene velocidad de inicio y final conocida. 4. El funcionamiento cíclico de un sistema es determinado por que: a) El estado final y el inicial difieren. b) En un ciclo no hay pérdida. c) El estado final inicial y el estado final son iguales. d) Para que haya un ciclo debe haber como mínimo 4 procesos. 5. Decir “ L A PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA” es igual que decir a) Principio de la conservación de Masa. b) Principio de la conservación del trabajo. c) Principio de la conservación de la energía. d) Q-W = ∆R III.
Llenar Espacio . (10 puntos, 2 cada uno)
15
1. El cambio de entalpía de un proceso a presión constante se determina por: _____________. 2.El cambio de energía interna de un proceso a volumen constante se determina por la ecuacion: _____________. 3- Antes de aplicar la `primera ley de la termodinámica debemos determinar si el sistema es ________________________ o _____________________________ 4- El grafico que nos permite determinar el calor generado en un proceso es el ___________ y el que nos permite determinar el trabajo es el _______________. 5- Pueden ser aplicaciones de la termodinámica: ____________________, _____________________, y_______________________. 6- El principio de conservación de masa para un volumen de control (VC) en un proceso se expresa como: _____________________________. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL TEMODINAMICA I Parcial 1
PROFESORA DE LA MATERIA:ING. GLORIA I. CEDENO Q. VALOR DE LA PRUEBA__100 __ PUNTOSOBTENIDOS______ NOMBRE:____________________________CEDULA:_____________________FECHA___________
IV.
Desarrollo. Resuelva claramente los siguientes problemas (60 puntos distribuidos así: la mitad de los puntos en cada solución) 1. Un cilindro, como el mostrado en l a figura adjunta contiene 0.185 lbm De agua a 100ªC El volumen inicia, limitado por el embolo es de 0.65 p3. El embolo tiene un área de 60 plg 2 y una masa de 125 lbm. Inicialmente el embolo descansa sobre los topes La P Atm. Local es de 14.00 lbf/plg 2. La aceleración gravitatoria es de 30.9 p/s 2. A continuación se transmite calor hasta que el cilindro solo contenga vapor saturado. a )Cual es la Temperatura del agua, cuando el émbolo inicia su ascenso. b) Realice el gráfico P vs v del proceso. c) A cuanto equivale el trabajo realizado durante el proceso.
Indique en su solución cualitativa todo los conceptos involucrados.
16
NOTA: Resuelva el problema,a cuali y cuantitativamente “Nunca jamás dejes de soñar” BUENA SUERTE
17
18
19
20
21
22
23
24
Laboratorio No. 3 Propiedades de los Gases
Área curricular: Energía Curso: Termodinámica I Objetivo General: Estudiar el comportamiento de los gases bajo diferentes condiciones de
temperatura.
Objetivos Específicos:
1) Medir con un anemómetro diferentes condiciones de velocidad y temperatura del aire. 2) Utilizar la ecuación de estado de gas ideal y la carta de compresibilidad generalizada de Nelson-Obert a partir de los valores medidos. 3) Explicar la relación que existe entre la Velocidad del aire “V”, densidad y su temperatura “T”. 4) Extender el estudio a otros gases bajo el supuesto de existir bajo las condiciones de temperaturas medidas. Metas:
Al finalizar esta experiencia el estudiante debe ser capaz de: •
• •
Saber distinguir cuando utilizar la ecuación de estado de gas ideal y a partir de esta predecir el comportamiento esperado aire y otros gases. Utilizar la Gráfica de compresibilidad generalizada de Nelson-Obert Utilizar el anemómetro en los diferentes sistemas de unidades.
Contenidos Principales:
Se revisarán los siguientes conceptos:
25
1) 2) 3) 4)
Definición y característica de un gas ideal. Ecuación de estado de gas ideal. Carta de compresibilidad generalizada de Nelson-Obert Tipos de medidores de velocidad para un fluido compresible (gases) y sus características 5) Ecuación que presenta la variación de la densidad del aire a diferentes alturas, medidas a partir del nivel del mar.
26
27
28
29
EL 21 DE MARZO: En nuestra primera clase de termodinámica tuvimos el gusto de conocernos, tanto estudiantes como a la profesora. Intercambiamos palabras y entre ellas comentamos sobre la evaluación que se realizaría durante el semestre. También tuvimos nuestra primera tarea, se trataba de una investigación en la que se involucraban los conceptos fundamentales ya sean propiedades extensivas, intensivas, temperatura, escalas de temperaturas y en sus correspondientes sistemas de unidades. Otro de los puntos a investigar eran las aplicaciones termodinámicas. EL 28 DE MARZO: nuestra clase fue sobre los sistemas abiertos, cerrados y aislados, también hablamos sobre las propiedades que podían ser extensivas o intensivas. Además nos hizo un adelanto de lo que se trata la primera ley de la termodinámica, y conceptos futuros como la entropía, el uso del barómetro y el cálculo de presiones. EL 29 DE MARZO: hicimos una práctica muy interesante en clase sobre region de saturacion, presion. EL 5 DE ABRIL: realizamos los problemas que tuvimos que estudiamos la clase pasada. Introducimos un nuevo término, la entalpía, una propiedad que tiene como característica el estar en función de su temperatura. Hablamos sobre las termoeléctricas. El objetivo de las turbinas es producir potencia (con vapor). Hablamos sobre los motores de combustión interna. Hablamos también sobre las turbinas hidráulicas, aquellas que trabajan con agua líquida, energía mecánica para luego hacer transferencia de calor. EL 11 DE ABRIL: hicimos quiz sobre un problema del capítulo 2 y vimos una diapositiva que tiene que ver con la mecánica de fluidos. En ella se definió la capacidad calorífica como aquella que depende del tipo de fluido. En función de la transferencia de calor. Indica la dificultad de un cuerpo para experimentar cambios de temperatura. También indicamos la conductividad y compresibilidad y la medida de inercia térmica como una propiedad extensiva. EL 12 DE ABRIL: en esta clase hablamos sobre calor sensible y calor latente. Identificamos el tipo de ecuación utilizado cuando un sistema es cerrado. EL 18 DE ABRIL: pude aprender que la presión atmosférica es relativa a la altura con respecto al nivel del mar. EL 10 DE MAYO: nos dio las gráficas para calcular el trabajo y la gráfica presión vs volumen para una sustancia y sobre el principio de conservación de la masa; sobre principio de conservación de energía EL 16 DE MAYO: hicimos quiz sobre el resumen del capítulo 4 EL 17 DE MAYO: nos habló sobre volumen de control y las formulas de la energia total de un fluido que fluye, además sobre los procesos a flujo permanente. EL 23 DE MAYO: resolvimos un problema en grupo sobre los dispositivos que trabajan con flujo estable, estado estable. EL 1 DE JUNIO: hicimos el parcial número 2 sobre el capítulo. 30
