Apuntes termodinámica

Clase: 09-08-17

La clase comenzó por la ecuación de estado de los gases.

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• Como calcular la constante universal de los gases.

Esta se obtiene bajo condiciones ideales, es decir, a una presión de una atmosfera, con un volumen de un litro, con la masa del gas y a una temperatura de 0° C o 273.15 K.

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Ejemplo realizado en clase:

• Obtener la constante universal de los gases del aire.

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Conclusión:

Con la formula y el ejemplo mostrado en clase quedo claro cómo se puede obtener la constate universal de las gases de cualquier gas, tan solo con saber cuál es su número de moles la podemos calcular y esto se puede obtener de la tabla periódica. Así que esta forma de calcular R ya ha quedado demostrado y aclarado.

Clase: 10-08-17

Problema

Calcular la masa que se encuentra dentro del salón tomando en cuenta los siguientes datos:

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La presión debe estar en :[pic 10]

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Se aplica la ecuación de estado despejando la masa:        

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Obtener la cantidad de calor que se tiene que suministrar con la formula a volumen constante:

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En el caso en el que el salón se encuentre a 40 °C y se desee llegar a 5 °C se plantea que cantidad de calor se deberá retirar:

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Conclusión:

Sabiendo aplicar la ecuación de estado de los gases ya podemos obtener cualquiera de las variables que se encuentran en esta, siempre y cuando se cumplan sus condiciones. Y ahora después de mostrarnos como aplicar la fórmula para obtener el calor está quedando más claro las aplicaciones que esta tiene por mas cotidiana que esta pueda ser. Esta dependerá de la situación ya que la aplicaremos para volumen constante o para presión constante.

La descripción grafica del calor sensible junto con el calor latente dejo más en claro cuando se tienen que aplicar. El calor sensible se apreciara como un aumento de temperatura pero sin cambiar de estado y el calor latente será el paso al cambio de estado.

Clase: 16-08-17

Problema

Se tiene que obtener la masa de la válvula de una olla express que contiene 5 kilogramos de agua a una presión de 0.8 Bares, tomando en cuenta de que se aumentara su temperatura de saturación de 93.5° C a 180° C.

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De las tablas de temperatura se obtiene la presión de saturación a 180° C

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Se calcula el área de la válvula:

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Se calcula la fuerza de la fórmula:

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Se calcula la masa despejando la fórmula [pic 21]

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Conclusión:

Con esta aplicación tan sencilla se necesitan analizar todas las cosas y es posible calcular cada una de ellas. En este caso, conociendo la presión a la que estará la olla express y el diámetro de la válvula se pudo calcular la masa que esta tenía con las formulas básicas de física.

Clase: 22-08-17

Problema

Continuación del problema de la olla express planteando que se le agregan 3000 Kcal.

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Calcula la presión:

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Se calcula el calor sensible:

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Se calcula la constante R para H2O mediante la ecuación de estado bajo condiciones ideales:

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Se calcula la masa que habrá bajo las condiciones del problema:

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Para el vapor se obtiene de tablas que:

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Conclusión:

De nuevo con un problema de aplicación dentro de la vida cotidiana logramos calcular lo que pasaba con todo el fluido que se encontraba dentro del sistema, calculamos la masa de agua que quedo después de haber un aumento en la temperatura y en la presión, la masa de vapor que se generó y la masa de vapor que escapo del sistema.

De este problema se aprendió que al aumentar la presión dentro de nuestro sistema y al haber algún fluido dentro su temperatura de saturación aumentara por lo que cambiar de estado a mayor temperatura en comparación con la que se encuentre fuera de ese sistema, es decir, se agregara una mayor cantidad de energía calorífica. Y de igual manera si disminuye la presión en el sistema la temperatura de saturación será menor para el fluido por lo que cambiara de estado con una menor temperatura, es decir, se agregara una menor cantidad de energía calorífica.

Clase: 24-08-17

Problema 1.

Se tiene un recipiente con 2 kilogramos de agua a una temperatura de 20° C. Calcular la cantidad de calor que se le tiene que retirar para que el agua pase a una temperatura de 5° C.

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Se necesitan extraer 30 kcal para el agua pueda disminuir su temperatura de 20° C a 5° C.

Teniendo el recipiente con agua a 5° C calcular cuanta masa de agua a 0° C se requiere para disminuir la temperatura de 5° C a 0° C.

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Se necesitan 6 kilogramos de agua a una temperatura de 0° C para nivelar a la misma temperatura el agua a 5° C.

Problema 2.

En un radiador ingresan 5 kilogramos de agua a 100° C, esta se deberá enfriar hasta llegar a una temperatura de 80° C para ingresar nuevamente hacia el motor. Calcular la cantidad de energía que se deberá extraer al agua para disminuir su temperatura de 100° C a 80° C.

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Al detectar el aumento de temperatura del agua se activa el moto ventilador que manda aire para pasar a través del radiador y enfriar el agua. Este entra con una temperatura de 20° C y sale a 60° C. Calcular la masa de aire que se necesita para para enfriar el agua.

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Problema 3.

Se tienen 2 kilogramos de hielo a una temperatura de -50° C. Calcular la cantidad de energía que se requiere para que estos 2 kilogramos de hielo lleguen a su temperatura de saturación y un kilogramo pase a estado gaseoso.

2 kg de hielo @ -50°C a 1 atm

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Conclusión.

En esta ocasión a pesar de que la mayoría los problemas que se plantaron en base a situaciones cotidianas esta vez uno de los problemas de aplicación fue relacionado hacia el campo automotriz, siendo más exacto, se planteó que al momento en el que el agua que circula por el motor aumenta su temperatura por parte del mismo, esta llega a altas temperaturas hacia el radiador y al fluir por este elemento va perdiendo energía calorífica o lo que es lo mismo disminuye su temperatura, en esta caso por parte del moto ventilador que se acciona en el momento en el que el sensor de temperatura del motor detecta su ese aumento de temperatura.

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