UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA DE LOS RECURSOS NATURALES TERMODINÁMICA Nombre: Nathaly Lara Curso: 6to B 1. E! "r#$%e&'e '(rm%)o $e !# T%err#* me$%$o e& !# su+er,%)%e es -/C0m. Su+o&"# 2ue es'e 3#!or &o )#mb%# e& 'o$o e! 'r#4e)'o 5#s'# e! )e&'ro $e !# T%err#. S% !# 'em+er#'ur# e& !# su+er,%)%e 'erres're es $e 16/C* )#!)u!#r !# 'em+er#'ur# e& e! )e&'ro $e !# T%err T%err#. #. 7C 7Co& o&s% s%$er $er## 2ue 2ue es u&# res+u res+ues es'# '# r#8o&# r#8o&#b! b!e9 e9 Co Co&s% &s%$e $er#r r#r e! r#$%o r#$%o 'erres're $e -6 m H =
;
ΔQ ΔT
<
T = 6370 Km * 30°C/Km T = 190.100 °C Tc = 191.100°C + 17°C Tc= 191.117 °C
2
=. U&# b#rr# $e 5%erro $e )m $e !o&"%'u$ 4 >re# 'r#&s3ers#! $e = cm * '%e&e u& e?'remo # @/C 4 e! o'ro # =/C. C#!)u!#r: # e! "r#$%e&'e $e 'em+er#'ur#* b !# r#+%$e8 $e 'r#&s,ere&)%# $e )#!or* ) su 'em+er#'ur# # =)m $e! e?'remo )#!%e&'e )# !%e&'e Q = H ΔT
H =− =− KA
dt 80− 60 k =( 79.5 w /mK )( 2 x 10− 4 m 2)( ) dx 0.6 m H= 1.6w
GRADIENTE ;
T DISTANCIA 60
GRADIENTE;
0.6 m
GRADIENTE; 1 )m0m
ΔT= T1T! ΔT= "0!0°C ΔT= 60°C
-. Dos b#rr#s $e !# m%sm# !o&"%'u$* $e $%,ere&'es m#'er%#!es 4 >re#s 'r#&s3ers#!es se )o!o)#& e&'re s. E&)ue&'re !# e?+res%& $e !# '#s# $e! ,!uo $e )#!or e& '(rm%&os $e !#s )o&$u)'%3%$#$es '(rm%)#s 4 !#s >re#s $e !#s b#rr#s. Ge&er#!%)e e! resu!'#$o #! )#so $e m>s $e $os b#rr#s.
H = K#
ΔT L
=
K 1 A 1 ( T 2−T 1 ) K 2 A 2 ( T 2 −T 1) = L 1 L 2
=
K 1 A 1 ( ΔT ) K 2 A 2 ( ΔT ) = L L
K 1 A 1 ( ΔT ) K 2 A 2 ( ΔT ) + L L
=0
=
ΔT ( k 1 A 1 + K 2 A 2 ) L
ΔT ( k 1 A 1 + K 2 A 2 ) ΔX
=
. U& )#r+%&'ero )o&s'ru4e u&# +#re$. F#)%# e! e?'er%or )o!o)# u&# !>m%&# $e m#$er# ;.@ H0m $e = )m $e es+esor 4 5#)%# e! %&'er%or u&# )#+# $e es+um# #%s!#&'e ;.1 H0m $e -.J )m $e es+esor. L# 'em+er#'ur# $e !# su+er,%)%e %&'er%or es $e 1K/C* 4 !# e?'er%or es 1/C. C#!)u!#r: # !# 'em+er#'ur# e& !# u&%& e&'re !# m#$er# 4 !# es+um#* b !# r#8& $e ,!uo $e )#!or +or m= # 'r#3(s $e es'# +#re$.
K 1 T 1 L 2 + K 2 T 2 L 1 K 1 L 2 + K 2 L 1
T=
T= -10°C
( T= 263 K
0.08
T=
W mK
(
)(
0.08
)(
263 0.035 m
W mK
)
)+
(
0.01 .
( 0.035 m ) +
(
)
W (282 k )( 0.02 m) mk
0.01 .
)
W (0.02 m) mk
T= 234°C K= 0.08 W/mk
H A
=
k= 0.01 W/mk
T 2− T 1 L 1 L 2 + K 1 K 2
T= -81 °C
− 263
282
=
0.02 m
/ mk
0.08 W
+
0.035 m
/ mk
0.01 W
= -53.2 W/m2
J. U&# '#b!# $e >re# =m= 4 $e = )m $e es+esor se us# )omo u&# b#rrer# e&'re u& )u#r'o # =/C 4 u&# re"%& # J/C. C#!)u!#r e! &mero $e )!#3os $e #)ero $e =)m $e !o&"%'u$ 4 mm $e $%>me'ro 2ue se $ebe )!#3#r sobre !# '#b!# +#r# 2ue e! ,!uo $e )#!or # 'r#3(s $e !# '#b!# se $u+!%2ue. K ma$%ra= 0.0" &/m' ΔT = (0!0= 30°C
K A ΔT H= L
0.08
H=
w mk
∗2 m 2∗30
0.02 m
H= !)0 w tra,%r%c-a $%l h-%rro Total $% tra,%r%c-a !)0*!= )"0
hl k ΔT
∗ 79.5∗30 k
240 W 0.2 m
=#
=
= 0.00!&m/'
-m%tro $%l clao= 0.00! * 1000000 = !000 m! #= * r! #= !000/1!.(6 = 1(9.!3 clao.
. U& e?'remo $e u&# 3#r%!!# me'>!%)# #%s!#$# se m#&'%e&e # 1/C 4 e! o'ro se m#&'%e&e # /C e& )o&'#)'o )o& u&# me8)!# $e 5%e!o#"u#. L# 3#r%!!# '%e&e )m $e !o&"%'u$ 4 u& >re# 'r#&s3ers#! 1m2
#= 0.7( cm!
100 cm 2
= 7.(210( m!
60 s
= m L, = ( m-
a5 ra$-%t%
5
Q = H ΔT
1 min
= 300 %4
ΔT 100−0 ° c = =25 °C / m ΔX 0.4 m
H =
∗
/ kg
0.003 kg 334 X 103 J 300 seg
= 3.3) 8/ %4 = 3.3) &
c5 K=
(
0.03 kg 334 x 103
mL ΔX Δt A ΔT
=
)
J ∗(0.4 m ) Kg
( 300 seg) ( 7.5 x 10− 5 m 2 ) (100 °C −0 )
= 17".13 &/m °K
6. U&# b#rr# $e 5%erro $e = )m $e !#r"o )o& u& $%>me'ro $e 1 )m '%e&e u& e?'remo sumer"%$o e& u&# me8)!# $e 5%e!o # C* m%e&'r#s 2ue e! o'ro e?'remo es'> e& u& '#&2ue $e 3#+or # 1 C. Su+o&"# 2ue # !o !#r"o $e !# b#rr# se 5# es'#b!e)%$o u& "r#$%e&'e $e 'em+er#'ur# u&%,orme. C#!)u!#r: # !# r#+%$e8 $e! ,!uo $e )#!or # !o !#r"o $e !# b#rr#* b !# r#+%$e8 )o& !# 2ue se ,u&$e e! 5%e!o e& e! e?'remo ,ro* ) !# r#+%$e8 )o& !# 2ue se )o&$e&s# e! 3#+or e& e! e?'remo )#!%e&'e +#r# m#&'e&er e! "r#$%e&'e $e 'em+er#'ur# u&%,orme* $ e! "r#$%e&'e $e 'em+er#'ur# # !o !#r"o $e !# b#rr#. L=0.2 m dimet!" =0.01 m
k hiel" =2
W mK
k hie!!" =79.5
W mK
k #$%"! =0.0248
W mK
[
k hie!!"∗ & ∗ ( !$di" )
a)
H =
1
2
]∗
[ ( T − T )∗273.15 ] 2
1
L
=36.598 W
b) Y c)
[ & ∗( !$di" ) ] ∗ 2
H hiel" =
di$met!" 2
d)
[ ( T −T )∗273.15 ]
1
+
2
1
k #$%"!∗di$met!" 274.15
=18.411 W
( T −T ) ( 100 ℃ −0 ℃ ) = =500 ℃ 2
1
L
0.20 m
@. U&# 5e!#$er# )b%)# $e +!um#3%'* $e - )m $e !#$o 4 = )m $e es+esor* '%e&e u&# 'em+er#'ur# %&'er&# $e J C 4 e?'er&# $e =J C. S% J" $e 5%e!o se ,u&$e& e& @ 5or#s* )#!)u!#r !# )o&$u)'%3%$#$ '(rm%)# $e! m#'er%#!. R: .1- H0mC. Calor de fusión del hielo Lf= 334 x 103 J/kg A= a! A= "0#3) ! A= 0#$4 % ! &= ' x A x "(*/ (+) = (,/(-
(,= % x Lf
' x A x "(*/ (+) = % x Lf/ ('= % x Lf x (+/ (- A x (* '= "$ kg "334 x 10 3 J/kg) x 0#! %)/ ". h "0#$4 % !) x "!$*C$*C)) '= 3.$#4 J/ h x % x *C '= 1#0 J/s x % x *C
1 h /300 s = J/s
'= 1#0 / % x *C
K. U& 'ubo $e 3#+or se )ubre )o& m#'er%#! #%s!#&'e $e .J )m $e es+esor 4 .= )#!0s )m C $e )o&$u)'%3%$#$ '(rm%)#. I&%)%#!me&'e 7Cu>&'o )#!or se +%er$e +or se"u&$o s% e! 'ubo es'> # 1= C 4 e! #%re )%r)u&$#&'e # = C9 E! 'ubo '%e&e u& +erme'ro $e = )m 4 u&# !o&"%'u$ $e J )m. I"&ore !#s +(r$%$#s +or !os e?'remos $e! 'ubo. A&#!%)e !# )o&3e&%e&)%# o &o $e us#r !# re!#)%& $#$# +#r# su+er,%)%es +!#&#s. Es'r%)'#me&'e* $eber# us#r !# e)u#)%& $%,ere&)%#! +#r# !# '#s# )o&$u))%& $e )#!or e %&'e"r#r +#r# u& )o&u&'o $e )#+%'#s su+er+ues'#s* )#$# u&# $e ,orm# )%!&$r%)# 4 mu4 $e!"#$%'#. R: J.-?1 H 1m
= !0cm
100 cm
= 0.!m
1m
L= (0 cm
100 cm
= 0.(m
#= :0.!m5*:0.(m5= 0.1 m!.
0 . 2 c$l
*
5 cm°C
20 c$l
;%r4
100 cm
=
1m
20 c$l 5 m °C
( 0.1 m 2 ) (120−20 ° C )
5 m ° C
−3 m
5 x 10
;%r4
;%r4
1 C$l
= 167!00 &
1. U&# 3e&'#&# '(rm%)# $e m= se )o&s'ru4e )o& $os )#+#s $e 3%$r%o* )#$# u&# $e mm $e es+esor* se+#r#$#s +or u& es+#)%o $e #%re $e J mm. S% !# +#r'e %&'er&# es'> # =J C 4 !# e?'er&# # C* )#!)u!#r !# +(r$%$# $e )#!or # 'r#3(s $e !# 3e&'#&#. K A ΔT H= L
A ΔT
H=
L Ʃ K
( 6 m 2 ) (25 −0 ) 4 x 10−3 m 5 x 10 −3 m + = 2 W W = 1(.)0 & 0.84
mk
0.0234
mK
11. A )%er'# ,#m%!%# !e #"r#$# 'e&er !# )#s# # =-/ C $ur#&'e e! %&3%er&o* )u#&$o #,uer# 5#4 / C. 7u( 'em+er#'ur# %&'er&# $eber#& e!e"%r s% 2u%s%er#& b##r sus "#s'os e& )ombus'%b!es e& 19 E?+!%2ue )!#r#me&'e !#s 5%+'es%s 2ue 5%8o. R: =.6 C.
T = !3°C -t%ra T= 0 °C %2t%ra
ΔT = :!3 05 C ΔT = !3 C !3 C 100> ? 10> ? = !.3 °C T= !3 °C @ !.3 °C T= !0.7°C
1=. # S% !# 'em+er#'ur# +rome$%o $e !# +%e! $e #!"& #!um&o es - C* su +o&%e&$o u&# em%s%3%$#$ ; .K6* )#!)u!#r !# r#$%#)%& 2ue em%'e. b S% !# 'em+er#'ur# +rome$%o $e !#s +#re$es $e !# s#!# $o&$e se e&)ue&'r# es 1J C* )#!)u!#r !# r#$%#)%& 2ue em%'e* )o&s%$er#$# )omo )uer+o &e"ro. ) C#!)u!#r !# r#$%#)%& &e'# +#r# e! #!um&o. # H =Ɛ ∗' ∗T 4 A H = 0.97∗5.67 x 10−8∗(30 )4 A H = 0.04454919 W / m 2 A
b H =Ɛ ∗' ∗(T −¿)4 A H =1∗5.67 x 10−8∗(30 −15 )4 A
H = 0.0028704375 W / m 2 A
) H = 0.0445−0.00287 A H =¿ A
0.0)163
W / m 2
1-. U&# $#m# se e&)ue&'r# e& b%%&% e& u&# s#u&# )u4#s +#re$es es'>& # @J / C 4 '%e&e& u&# em%s%3%$#$ %"u#! # 1. Su +%e! se e&)ue&'r# # / C 4 su em%s%3%$#$ es .@. # 7Cu>&'o )#!or #bsorbe !# $#m# +or r#$%#)%& $e !#s +#re$es9 b 7Cu>! es !# '#s# # !# )u#! !# $#m# %rr#$%# e&er"# #! me$%o e?'er%or9 ) 7Cu>&'o su$or $eber# e3#+or#r +or 5or# +#r# 2ue su 'em+er#'ur# se m#&'e&"# &orm#! 4 es'#b!e9 Su+o&"# 2ue (s'e es e! &%)o me)#&%smo $e +(r$%$# e&er"# 4 2ue &o es'> +ro$u)%e&$o e&er"# +or me'#bo!%smo. Co&s%$ere 2ue e! )#!or !#'e&'e $e! su$or* # -6 C* es ==6 Q0" )om+#re )o& e! $e! #"u#* 'e&"# +rese&'e 2ue (s'e !'%mo es'> $#$o # 1 C. # 4
Hnet$=Ɛ ∗' ∗T −¿
4
Hnet$=0.8∗5.67 x 10
−8
Hnet$ = 2.25 W / m 2 A
b H =Ɛ ∗' ∗(T −¿)4 A H =1∗5.67 x 10−8∗( 40)4 A H = 0.145 W / m 2 A
4
∗( 85− 40 )
1. A3er%"u#r e& #!"& 'e?'o $e +'%)#* )u#! es !# !o&"%'u$ $e o&$# 4 !# ,re)ue&)%# $e !# r#$%#)%& $o&$e e! oo 5um#&o '%e&e !# m>?%m# se&s%b%!%$#$* 74 e! oo $e u& "#'o9* 7u& mur)%(!#"o9* 7u& b5o9 A% llama es+e)'ro 3%s%b!e a la r%4- $%l %%ctro %l%ctroma4t-co DE% %l oFo hEmao % caaG $% %rc--r. # la ra$-ac- %l%ctroma4t-ca % %t% ra4o $% lo4-tE$% $% o$a % l% llama !u8 3%s%b!e o -ml%m%t% lEG. No hay l
1J. C#!)u!#r !# ,re)ue&)%# e& Fer'8 4 !# e&er"# e& Q e)u#)%& 1.* +#r# !#s !o&"%'u$es $e o&$# $e )#$# '%+o $e r#$%#)%& $e !# '#b!# 1..
1. L# 'em+er#'ur# $e !# su+er,%)%e $e! So! es $e u&os . Tom#&$o e! r#$%o $e! So! %"u#! 6?1@ m* )#!)u!#r !# e&er"# 'o'#! %rr#$%#$# +or e! So! )#$# $#. R: -.6?1 -1 Q.
2
18
A = 4 & ( =6.15 x 10
6000
¿ ¿
18
) =( 1)( 6.15 x 10
)=( 4.51 x 10
26
)( 5.67 x 10− )¿ 8
) ( 3600 ) ( 24 )=3.9 x 10
31
16. L# 'em+er#'ur# $e !# su+er,%)%e $e! So! es $e u&os . # 7Cu>! es !# !o&"%'u$ $e o&$# e& 2ue se +ro$u)e !# m>?%m# r#$%#)%&9 b 7A 2u( '%+o $e r#$%#)%& $e! es+e)'ro e!e)'rom#"&('%)o )orres+o&$e9 ) Co&s%$er#&$o !#s !o&"%'u$es $e o&$# $e !# !u8 3%s%b!e $e !# '#b!# 1.* o+%&( s% $es$e e! +u&'o $e 3%s'# ,s%)o es u&# bue&# o m#!# &orm# +%&'#r !os buses es)o!#res $e #m#r%!!o 4 !os )#rros $e bomberos $e roo. # %$-at% la l%y $% &%- % $%mE%tra DE% ƛma2T=!"97
ƛm$x =
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2897 6000
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2897 300
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5 #l %%ctro -,rarroFo.
1K. E! 'e)5o $e u&# )#s#* )o&s'ru%$o +#r# #bsorber !# r#$%#)%& so!#r %&)%$e&'e sobre (!* '%e&e u& >re# $e 6 m ? 1 m 4 u&# %&)!%&#)%& $e - res+e)'o #! sue!o 5or%8o&'#!. E& e! !u"#r* # &%3e! $e! sue!o* !# r#$%#)%& so!#r es $e - H0m = e& +rome$%o #&u#!. # S% e! = $e !# e&er"# %&)%$e&'e se +ue$e )o&3er'%r # e&er"# e!()'r%)# '%!* 7)u>&'os H5 $e e&er"# '%! +ro+or)%o&# $%#r%#me&'e es'# ,ue&'e9 Su+o&"# 2ue e! So! br%!!# u& +rome$%o $e @ 5 $%#r%#s. b 7)u>! es e! #5orro me&su#! e& e& C5%!e9 ) es'# e&er"# 7ser# su,%)%e&'e +#r# #b#s'e)er u&# )#s# ,#m%!%#r '+%)#9 R: # .6 H5. lar4o
:=
a*cho
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Mr%c-o 'wh := 11!.360
10
a *4 Elo ra$-ac-o
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L%'er#! #.
#r%a := lar4o⋅ a*cho Mot%c-ara$ Mot%c-aEt-l
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ra$-ac-o ⋅ #r%a
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3
).76 × 10 &
L%'er#! b.
Mr%c-o
:=
Mo t% c-aEt-l ⋅ Mr%c-o 'wh
=
(
(.3)" × 10
L%'er#! ). A- % E,-c-%t%
=. U&# o!!# $e #!um%&%o '%e&e u&# se))%& 'r#&s3ers#! )%r)u!#r $e @ )m $e r#$%o 4 mm $e es+esor. Se )o!o)# sobre u&# +!#)# )#!%e&'e 4 se !!e&# )o& 1 " $e #"u#. S% e!
,o&$o $e !# o!!# se m#&'%e&e # 11C 4 !# +#r'e %&'er&# # 1 C* )#!)u!#r: # !# r#+%$e8 $e 'r#&s,ere&)%# $e )#!or 5#)%# e! #"u#* b e! '%em+o 2ue $emor# e! #"u# e& 5er3%r. Des+re)%#r e! )#!or +er$%$o +or !os !#$os $e !# o!!#.
D=
T −¿ L KA
D=
KA ( T −¿) L
238
=
W ∗0.020 m 2∗(101−100 °C ) m° C 3 x 10 −3 m
=
1("6.6 w
c$l"!i$s seg 1 W
0.2388
D =1("6.6 w
= 37"."" cal /%4
=m C% T = 1000 4 :1 cal/45 :1011005 °C = 1000 cal = 1000 cal * :0.!) 8/ 1 cal5 = !)0 8
t= /D & = 8/ 1("6.6 8/ = !)0 8/ t t= 0.1( %4
=1. Us#&$o !# !e4 $e P!#&) )#!)u!#r !# %&'e&s%$#$ $e r#$%#)%& m>?%m# em%'%$# +or e! So! 4 +or !# T%err#.
==. Su+o&%e&$o 2ue e! so! es u& r#$%#$or $e )uer+o &e"ro ; 1* )o& u&# 'em+er#'ur# $e !# su+er,%)%e r#$%#&'e $e * )#!)u!#r su em%s%& $e r#$%#)%&* e& H0m= H =Ɛ ∗' ∗T 4 A H =5.67 x 10−8∗(6000 )4 A
H =73483200 W /m 2 A
=-. U& )uer+o r#$%#&'e )o& ; .K@ 4 $e 'em+er#'ur# ; - C* #ume&'# # C su 'em+er#'ur#. 7E& 2u( +or)e&'#e #ume&'# su em%s%& $e r#$%#)%&* e& H0m= 1 H =Ɛ ∗' ∗T 4 A
H = 0.98∗5.67 x 10−8∗( 30)4 A
H = 0.04500846 W / m 2 A
= H =Ɛ ∗' ∗T 4 A H = 0.98∗5.67 x 10−8∗( 60)4 A H = 0.72013536 W / m 2 A
Por)e&'#e 0.04500846
0.72013536
100> ?
H 0.72013536 ∗100 = =1600 0.04500846 A #Em%ta 1(00>
=. S% !# 'em+er#'ur# $e u& )uer+o $e Ɛ ;.@ #ume&'# e! 'r%+!e 7e& 2u( +or)e&'#e #ume&'#r> su em%s%& $e r#$%#)%&* e& H0m=9 AEo-%$o DE% T=1 y aEm%ta %l tr-l% %toc%
H =Ɛ ∗' ∗T 4 A
H = 0.8∗5.67 x 10−8∗( 1)4 A H = 4.536 x 10−8 A #Em%ta$o E t%m%ratEra %l tr-l%
H = 0.8∗5.67 x 10−8∗( 3−1 )4 A H =7.2576 x 10−7 A
−8 4.536 x 10
−7 7.2576 x 10
100> ? −7
H 7.2576 x 10 ∗100 = =160 −8 A 4.536 x 10
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