Laboratorio de Termodinámica . Lab. #6, Primera Ley de la Termodinámica en el Análisis de Procesos Politrópicos

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ[pic 1][pic 2]

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

Laboratorio de Termodinámica

Lab. #6, Primera Ley de la Termodinámica en el Análisis de Procesos Politrópicos

12/06/2020

Presentado por:

Introducción

La primera ley de la termodinámica establece una relación entre la energía interna del sistema y la energía que intercambia con el entorno en forma de calor o trabajo.

La primera ley de la termodinámica determina que la energía interna de un sistema aumenta cuando se le transfiere calor o se realiza un trabajo sobre él. Su expresión depende del criterio de signos para sistemas termodinámicos elegido:

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Donde:

• : Incremento de energía interna del sistema (= Ufinal - Uinicial). Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el julio ( J )[pic 4][pic 5]
• Q: Calor intercambiado por el sistema con el entorno. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el julio (J).
• W: Trabajo intercambiado por el sistema con el entorno. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el julio (J)

Los procesos termodinámicos se pueden clasificar en:

• Procesos Adiabáticos [pic 6]

Aquellos en los que el sistema no intercambia calor. Por ejemplo, al usar un ambientador o desodorante en aerosol se produce un proceso casi adiabático. 

• Procesos Isocóricos [pic 7]

Aquellos en los que el volumen permanece constante. Por ejemplo, una botella de champán metida en un recipiente con hielo.

• Procesos Isobáricos [pic 8]

Aquellos en los que la presión permanece constante. Por ejemplo, las reacciones químicas. 

• Procesos Isotérmicos [pic 9]

Aquellos en los que la temperatura permanece constante. Por ejemplo, un recipiente con gas y un pistón en la zona superior, sumergido en un depósito calorífico a temperatura constante.

Desarrollo de la experiencia

Tabla N°1. Índice de politropía de diversos procesos descritos

Diagrama N°1. Pv de los Índice de politropía de diversos procesos descritos        

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Problema de Aplicación

Considere un sistema cilindro-émbolo en cuyo interior existe aire a  y . El índice de politropía  y el volumen inicial  Evalué calor y trabajo por unidad de masa, mediante el uso de las tablas de propiedades del aire y con TermoGraf V5.7. Presente el proceso en un diagrama P-vs-v de TermoGraf V5.7[pic 13][pic 14][pic 15][pic 16]

Figura N°1. Sistema cilindro émbolo en estudio

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Cp y Cv a 300 K son, según tabla A-3 del libro: 1.005 kJ/kg*K y 0.718 kJ/kg*K respectivamente. Para 475.468 K se interpolan los valores y se obtiene 1.0246 kJ/kg*K y 0.7346 kJ/kg*K para Cp y Cv, respectivamente (ver interpolación en los anexos).

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Tabla N°2. Trabajo, calor y energía interna según el índice politrópico del proceso Aire.

Cuadro N°1. Trabajo, calor y energía interna según el índice politrópico del proceso Aire.

Tabla N°3. Trabajo, calor y energía interna según el índice politrópico del proceso Nitrogéno.

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