Laboratorio 1 de Termodinámica PDF

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REPUBLICA DE PANAMA UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA CENTRO REGIONAL DE VERAGUAS FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL LICENCIATURA EN INGENIERIA INDUSTRIAL LABORATORIO 1 DE TERMODINAMICA SISTEMAS TERMODINAMICOS Y ALREDEDORES ESTUDIANTES:PROFESOR: SALVADOR BARRIOS GRUPO: 4II FECHA DE ENTREGA: 13 DE MAY...

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REPUBLICA DE PANAMA UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA CENTRO REGIONAL DE VERAGUAS FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL LICENCIATURA EN INGENIERIA INDUSTRIAL LABORATORIO 1 DE TERMODINAMICA SISTEMAS TERMODINAMICOS Y ALREDEDORES ESTUDIANTES:

PROFESOR: SALVADOR BARRIOS GRUPO: 4II131 FECHA DE ENTREGA: 13 DE MAYO DE 2020

INTRODUCCION

Los sistemas termodinámicos se clasifican en sistemas abiertos, cerrados o aislados según su capacidad para intercambiar materia y energía con el entorno. los sistemas reaccionantes también se pueden clasificar en función del estado de agregación de reactivos y productos. Si todos los componentes se hallan en el mismo estado de agregación (sólido, líquido o gas), es decir, tenemos una sola fase, tendremos lo que se denomina un sistema homogéneo. En este laboratorio pondremos en practica lo sabido de los sistemas termodinámicos y como reaccionan con su entornos y fronteras.

OBJETIVO GENERAL:



Adquirir destreza en el planteamiento preliminar a un análisis termodinámico.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:



Identificar el sistema termodinámico, sus fronteras y su entorno



Determinar el tipo de modelado requerido en cada caso.

PROCEDIMIENTO:



Estudiamos detenidamente cada figura sugerida. Leímos cuidadosamente la pregunta relacionada a cada caso. Seleccionamos de acuerdo con la pregunta el sistema termodinámico, los alrededores del sistema y sus fronteras e indicamos si el análisis se realiza bajo el supuesto de una masa de control o de un volumen de control.

RESULTADOS: Caso I.

1.1 ¿Cuándo se enfría la comida? Sistema Termodinámico: SISTEMA ABIERTO (COMIDA) Alrededores del sistema: 1.SECCIÓN DE AIRE 2.PARRILLA 3.AIRE DEL AMBIENTE Fronteras: 1.PAREDES DE LA OLLA (FIJA) 2.PAREDES DE LA REFRIGERADORA Modelo utilizado para el análisis: MASA DE CONTROL 1.2. ¿La temperatura de 6ºC podría incrementarse hasta 10ºC?

Sistema Termodinámico AIRE Alrededores del sistema: 1.AIRE DEL AMBIENTE. 2.AIRE DE LA REFRIGERADORA. 3.COMIDA CALIENTE. Fronteras: 1.PUERTAS-2 (MÓVILES) 2.BORDES (FIJOS) Modelo utilizado para el análisis: VOLUMEN DE CONTROL, YA QUE LA REFRIGERADORA ESTÁ ABIERTA, EL AIRE DEL AMBIENTE PUEDE ENTRAR Y SALIR POR LO CUAL LA MASA NO ES CONSTANTE

Caso 2.

2.1 ¿Se expandirá o contraerá el hierro al transferirse la energía? Sistema Termodinámico: SISTEMA CERRADO Alrededores del sistema: 1. AGUA 2. RECIPIENTE 3. AIRE Fronteras 1. BORDE DE HIERRO. 2. INTERFASE ENTRE EL HIERRO Y LA CAJA 3. INTERFASE ENTRE EL HIERRO Y EL AGUA SUPERIOR Modelo utilizado para el análisis MASA DE CONTROL 2.2

¿En cuánto tiempo la temperatura de 30°C se incrementa a 35°C?

Sistema termodinámico: SISTEMA CERRADO Alrededores del sistema: 1.HIERRO 2.RECIPIENTE 3. AIRE Fronteras 1.

INTERFACE ENTRE EL AGUA Y EL HIERRO

2.

INTERFACE ENTRE EL AGUA Y LAS PAREDES DE LA CAJA

3.

INTERFACE ENTRE EL AGUA Y EL FONDO DE LA CAJA

Modelo utilizado para el análisis: MASA DE CONTROL 2.3 ¿En cuánto tiempo la temperatura de 350°C, disminuye a 5°C? Sistema termodinámico SISTEMA CERRADO Alrededores del sistema 1.AGUA 2.RECIPIENTE 3. AIRE Fronteras 1.INTERFACE ENTRE EL HIERRO Y EL AGUA A LOS COSTADOS 2.INTERFACE ENTRE EL HIERRO Y LA CAJA 3.INTERFACE ENTRE EL HIERRO Y EL AGUA SUPERIOR modelo utilizado para el análisis

MASA DE CONTROL

Caso 3:

3.1 ¿Se derretirá el hielo? Sistema Termodinámico: SISTEMA ABIERTO Alrededores del sistema: 1.AIRE 2.MESA 3.MANTEL DE LA MESA. Fronteras: 1.CONTACTO DEL HIELO CON EL MANTEL. 2.CONTACTO DEL AIRE CON EL HIELO. 3.CONTACTO DE LA MESA CON EL HIELO. Modelo utilizado para el análisis VOLUMEN DE CONTROL (ABIERTO). 3.2 ¿Se enfriará la mesa? Sistema Termodinámico: MESA (ABIERTO)

Alrededores del sistema: 1.HIELO 2.AIRE 3.MANTEL Fronteras: 1. PISO 2. HIELO 3.AIRE 4.MANTEL Modelo utilizado para el análisis: VOLUMEN DE CONTROL

Caso 4

4.1 ¿Cual es la temperatura del agua en la salida del calentador? Sistema Termodinámico: SISTEMA ABIERTO Alrededores del sistema 1. BAÑERA 2. TUBERIA 3. AIRE Fronteras: 1.SALIDA DEL CALENTADOR. 2. INTERFASE ENTRE EL AGUA Y EL AIRE. 3.TUBERIA. Modelo utilizado para el análisis: VOLUMEN DE CONTROL 4.2 ¿Cuál es la temperatura del agua en la entrada de la regadera?

Sistema Termodinámico SISTEMA ABIERTO

Alrededores: 1.BAÑERA 2. AIRE 3.TINA O RECIPIENTE Fronteras: 1.TUBERIA 2.NTRADA DEL CALENTADOR 3.INTERFASE ENTRE AGUA FRIA Y CALIENTE

CONCLUSIONES

Gracias al desarrollo de este laboratorio logramos determinar cómo funcionan los sistemas termodinámicos; y como el mismo se relaciona con el entorno y fronteras. Obtuvimos destrezas para desarrollar planteamientos sobre los diferentes sistemas ya sean; abierto, cerrados o aislantes.

REFERENCIAS



Yunus A. Cengel y Michael A. Boles. TERMODINÁMICA. 6ta Edición. Mc. Graw Hill. 2008.

ANEXOS



Sistema termodinámico: En termodinámica, un sistema es casi cualquier cosa. Se trata de una región del espacio dentro de la cual existen diferentes componentes que interactúan entre sí, intercambiando energía y en ocasiones masa. Un sistema posee una frontera que lo delimita. Esa frontera puede ser material (las paredes de un recipiente, por ejemplo) o imaginarias (una sección transversal de un tubo de escape abierto, por ejemplo).



Alrededores: El sistema termodinámico puede estar separado del resto del universo (denominado alrededores del sistema) por paredes reales o imaginarias. En este último caso, el sistema objeto de estudio sería, por ejemplo, una parte de un sistema más grande. Las paredes que separan un sistema de sus alrededores pueden ser aislantes (llamadas paredes adiabáticas) o permitir el flujo de calor (diatérmicas).



Fronteras:

La frontera de un sistema puede ser: Fija (las paredes de un recipiente) o móvil (un émbolo o pistón de un motor de explosión). Permeable a la masa o impermeable a ella. En el primer caso se dice que tenemos un sistema abierto (p.ej. un motor en el que entra combustible por un lado y salen gases por otro) y en el segundo uno cerrado (en el circuito de refrigeración de una nevera, el gas freón que circula por los tubos nunca sale). Permeable al calor o impermeable a él. Si al poner en contacto el sistema con el ambiente se produce una transferencia de energía debido a la diferencia de temperaturas, se dice que la frontera es diatermia. Si el calor no puede atravesar la frontera se dice que ésta es adiabática.



Sistema cerrado o masa de control: Es aquél que intercambia energía (calor y trabajo) pero no materia con los alrededores (su masa permanece constante).



Sistema abierto o volumen de control: Es aquél que intercambia energía y materia con los alrededores....