Este documento describe la diferencia entre trabajo y calor. Explica que el trabajo es una forma de energía en tránsito que se transfiere a través de los límites de un sistema debido a una fuerza que actúa a lo largo de una distancia, mientras que el calor se transfiere debido a una diferencia de temperaturas entre sistemas. También presenta expresiones matemáticas para calcular el trabajo en diferentes procesos termodinámicos como sistemas compresibles, alambres elongados y sistemas eléctricos.
1. El documento describe varios métodos para estimar la viscosidad de gases y vapores, incluyendo el uso de la viscosidad reducida y la relación de la viscosidad a presión y temperatura dadas.
2. También explica la diferencia entre estimar la viscosidad crítica versus a presión y temperatura constantes, y los requisitos de cada método.
3. Finalmente, resume brevemente los métodos para estimar la viscosidad en líquidos como ecuaciones, modelos y cartas de alineación.
Este documento presenta una introducción a los conceptos básicos de la termodinámica, incluyendo definiciones de sustancias puras, sistemas termodinámicos, propiedades del sistema, estado, procesos y equilibrio térmico. También explica conceptos como presión, temperatura, escalas de temperatura y leyes de la termodinámica. El objetivo es definir los términos fundamentales de la termodinámica necesarios para iniciar el estudio de esta ciencia.
Iaii 3 principios de transferencia de masaJulio Tirado
El documento describe los principios básicos de la transferencia de masa. Explica que la transferencia de masa ocurre cuando hay una diferencia de concentración de una especie química entre regiones, lo que causa el movimiento de la especie desde áreas de alta concentración a bajas concentración. Los mecanismos principales de transferencia de masa son la difusión molecular, la convección y el transporte entre fases. También define conceptos clave como concentración, velocidad y flujo que son importantes para evaluar los fenómenos de transferencia de
Este documento presenta varios ejercicios resueltos relacionados con propiedades molares parciales de mezclas binarias y ternarias. En el primer ejercicio, se encuentran las expresiones de los volúmenes molares parciales de los componentes de una mezcla binaria en términos de la densidad molar empírica de la mezcla. En otro ejercicio, se demuestra que una propiedad específica parcial se obtiene dividiendo la propiedad molar parcial entre la masa molar. Finalmente, se calcul
Este documento presenta una introducción a los intercambiadores de calor. Explica que los intercambiadores de calor son esenciales en la industria y que existen diferentes tipos, desde los más simples hasta los más complejos. También describe los mecanismos básicos de transferencia de calor, incluyendo conducción, convección y radiación. Finalmente, señala que una selección inteligente de equipos de transferencia de calor requiere entender las teorías subyacentes y considerar factores mecánicos, de fabricación y
El documento presenta los fundamentos termodinámicos de las soluciones, incluyendo definiciones de propiedades parciales, fugacidad, coeficiente de fugacidad, soluciones ideales y propiedades en exceso. También describe modelos como NRTL, Wilson y UNIQUAC para calcular coeficientes de actividad y propiedades de soluciones reales. Finalmente, explica ecuaciones como Gibbs-Duhem y Margules usadas para estudiar propiedades de soluciones.
Tema 6. Equilibrio ternario entre fases líquidasadriandsierraf
Este documento trata sobre el equilibrio ternario entre fases líquidas. Explica los diferentes tipos de sistemas ternarios con miscibilidad parcial, incluyendo la formación de un par de líquidos parcialmente miscibles, dos pares, y tres pares. También cubre métodos de representación gráfica como diagramas ternarios, y cálculos relacionados a operaciones de extracción líquido-líquido.
El documento explica las diferencias entre dimensiones y unidades. Las dimensiones son variables físicas que describen un sistema, mientras que las unidades son las cantidades seleccionadas para medir las dimensiones. Se describen las cinco dimensiones fundamentales y varios sistemas de unidades, incluyendo el Sistema Internacional de Unidades.
1. El documento describe varios métodos para estimar la viscosidad de gases y vapores, incluyendo el uso de la viscosidad reducida y la relación de la viscosidad a presión y temperatura dadas.
2. También explica la diferencia entre estimar la viscosidad crítica versus a presión y temperatura constantes, y los requisitos de cada método.
3. Finalmente, resume brevemente los métodos para estimar la viscosidad en líquidos como ecuaciones, modelos y cartas de alineación.
Este documento presenta una introducción a los conceptos básicos de la termodinámica, incluyendo definiciones de sustancias puras, sistemas termodinámicos, propiedades del sistema, estado, procesos y equilibrio térmico. También explica conceptos como presión, temperatura, escalas de temperatura y leyes de la termodinámica. El objetivo es definir los términos fundamentales de la termodinámica necesarios para iniciar el estudio de esta ciencia.
Iaii 3 principios de transferencia de masaJulio Tirado
El documento describe los principios básicos de la transferencia de masa. Explica que la transferencia de masa ocurre cuando hay una diferencia de concentración de una especie química entre regiones, lo que causa el movimiento de la especie desde áreas de alta concentración a bajas concentración. Los mecanismos principales de transferencia de masa son la difusión molecular, la convección y el transporte entre fases. También define conceptos clave como concentración, velocidad y flujo que son importantes para evaluar los fenómenos de transferencia de
Este documento presenta varios ejercicios resueltos relacionados con propiedades molares parciales de mezclas binarias y ternarias. En el primer ejercicio, se encuentran las expresiones de los volúmenes molares parciales de los componentes de una mezcla binaria en términos de la densidad molar empírica de la mezcla. En otro ejercicio, se demuestra que una propiedad específica parcial se obtiene dividiendo la propiedad molar parcial entre la masa molar. Finalmente, se calcul
Este documento presenta una introducción a los intercambiadores de calor. Explica que los intercambiadores de calor son esenciales en la industria y que existen diferentes tipos, desde los más simples hasta los más complejos. También describe los mecanismos básicos de transferencia de calor, incluyendo conducción, convección y radiación. Finalmente, señala que una selección inteligente de equipos de transferencia de calor requiere entender las teorías subyacentes y considerar factores mecánicos, de fabricación y
El documento presenta los fundamentos termodinámicos de las soluciones, incluyendo definiciones de propiedades parciales, fugacidad, coeficiente de fugacidad, soluciones ideales y propiedades en exceso. También describe modelos como NRTL, Wilson y UNIQUAC para calcular coeficientes de actividad y propiedades de soluciones reales. Finalmente, explica ecuaciones como Gibbs-Duhem y Margules usadas para estudiar propiedades de soluciones.
Tema 6. Equilibrio ternario entre fases líquidasadriandsierraf
Este documento trata sobre el equilibrio ternario entre fases líquidas. Explica los diferentes tipos de sistemas ternarios con miscibilidad parcial, incluyendo la formación de un par de líquidos parcialmente miscibles, dos pares, y tres pares. También cubre métodos de representación gráfica como diagramas ternarios, y cálculos relacionados a operaciones de extracción líquido-líquido.
El documento explica las diferencias entre dimensiones y unidades. Las dimensiones son variables físicas que describen un sistema, mientras que las unidades son las cantidades seleccionadas para medir las dimensiones. Se describen las cinco dimensiones fundamentales y varios sistemas de unidades, incluyendo el Sistema Internacional de Unidades.
Unidad III Transferencia de cantidad de movimientoKaren M. Guillén
Este documento trata sobre la reología y los diferentes tipos de fluidos. Explica que la reología estudia la viscosidad de los fluidos y define fluidos newtonianos y no newtonianos. También describe cómo la viscosidad depende de factores como la temperatura, presión y tipo de flujo (laminar o turbulento). Finalmente, analiza aplicaciones de fluidos no newtonianos como la pintura y amortiguadores.
Este documento trata sobre los principios de la transferencia de masa. Explica que la transferencia de masa ocurre a través de la difusión molecular, donde las moléculas se mueven de manera desordenada de áreas de alta concentración a baja concentración. También cubre la ecuación de Fick, que describe matemáticamente la difusión molecular. Además, discute cómo la difusión molecular se aplica a procesos como la evaporación y la absorción.
Este documento trata sobre los principios de conservación de la energía y los balances de energía. Explica que la energía se conserva pero puede transformarse de una forma a otra, como calor, trabajo, energía química, etc. También describe cómo se pueden aplicar los balances de energía para analizar procesos industriales y maximizar la eficiencia energética. Finalmente, proporciona ejemplos concretos de cómo calcular balances entálpicos y de energía mecánica.
Práctica XIV Determinación de eficiencia y calor en aletasKaren M. Guillén
Este documento describe la eficiencia y transferencia de calor en aletas. Explica que las aletas son sólidos que transfieren calor por conducción a lo largo de su geometría y por convección a través de su entorno. Detalla los tipos de aletas, como las aletas circulares de perfil rectangular usadas en esta práctica. Presenta fórmulas para calcular el calor disipado y la eficiencia de las aletas, dependiendo de si el extremo está expuesto a convección, es adiabático o tiene temperatura establec
Este capítulo trata sobre las capacidades caloríficas de los gases. Define la capacidad calorífica a presión constante (cp) como la razón de cambio de la entalpía con respecto a la temperatura a presión constante. Define la capacidad calorífica a volumen constante (cv) como la razón de cambio de la energía interna con respecto a la temperatura a volumen constante. Explica las unidades, conversiones y dependencia de cp y cv con respecto a la presión y el volumen.
Los intercambiadores de calor facilitan el intercambio de calor entre dos fluidos a diferentes temperaturas sin mezclarlos. Funcionan mediante convección en cada fluido y conducción a través de la pared separadora. Existen varios tipos como de doble tubo, compacto, de coraza y tubos, y de placas, cada uno con características específicas. El coeficiente de transferencia de calor total considera todos los efectos en la transferencia de calor a través del intercambiador.
El documento presenta los conceptos fundamentales de la Primera Ley de la Termodinámica. Explica que esta ley establece que la variación de la energía interna de un sistema es igual al calor agregado menos el trabajo realizado. También define conceptos clave como sistema, entorno, trabajo, calor y energía interna.
Este documento trata sobre conceptos básicos de equilibrio de fases en sistemas multicomponentes. Explica que una fase es una porción homogénea de un sistema y que las transiciones de fase son conversiones de una fase a otra. También presenta la regla de las fases para calcular el número de grados de libertad de un sistema y aplica este concepto a varios ejemplos. Por último, analiza el efecto de la presión y la temperatura en las transiciones de fase usando la ecuación de Clapeyron.
Estudio de los conceptos:
Regla de las Fases de Gibbs
Grados de Libertad
Presión de Vapor
Fluido Supercrítico
Equilibrio Líquido Vapor
Ley de Raoult
Ecuación de Antoine
Punto de Rocío
Punto de Burbuja
Platos teóricos
Azeótropo
Este documento presenta un ejercicio sobre la transferencia de calor por conducción a través de una ventana de vidrio. Se pide calcular (a) la tasa de transferencia de calor en W, (b) la cantidad de calor transferida en kJ durante 5 horas, y (c) la cantidad de calor transferida si el espesor del vidrio fuera 1 cm en lugar de 0,5 cm. El documento explica cómo aplicar la ley de Fourier para resolver cada parte del ejercicio.
Este informe de laboratorio describe un experimento para determinar el perfil de temperatura a lo largo de una barra metálica calentada. Se midió la temperatura en varios puntos de una barra de aluminio usando un termómetro infrarrojo, para ver cómo se distribuye el calor a lo largo de la barra. Los resultados se usaron para analizar los conceptos de conducción térmica y la capacidad de diferentes materiales para conducir el calor.
Este documento describe las propiedades de las mezclas de gases y vapores, con un enfoque en el aire húmedo. Explica que el vapor de agua en el aire atmosférico se puede modelar como un gas ideal a bajas presiones y temperaturas. Define la humedad relativa como la razón entre la presión de vapor en una muestra de aire y la presión de saturación a la misma temperatura, e introduce la humedad específica como la razón entre la masa de vapor de agua y la masa de aire seco en una muestra.
Este documento presenta un solucionario de problemas de los capítulos 2 y 3 del libro "Ingeniería de las Reacciones Químicas" de Levenspiel. Contiene soluciones a 19 problemas relacionados con la cinética química de reacciones homogéneas, incluyendo cálculos de órdenes de reacción, energías de activación y constantes de velocidad. Fue realizado por estudiantes de ingeniería química de la Universidad Central del Ecuador.
1) El documento describe los conceptos y aplicaciones de la absorción, un proceso de transferencia de masa donde un gas se disuelve selectivamente en un líquido. 2) Explica los fundamentos de la absorción, incluyendo el equilibrio entre fases gaseosa y líquida y las soluciones líquidas ideales. 3) Proporciona ejemplos de aplicaciones industriales como la absorción de H2S, CO2 y SO2 de corrientes de gas.
La destilación es un método que se usa para separar los componentes de una solución líquida, el cual depende de la distribución de estos componentes entre una fase de vapor y una fase líquida. Ambos componentes están presentes en las dos fases. La fase de vapor se origina de la fase líquida por vaporización en el punto de ebullición
Serie de problemas de transferencia de calorAdalberto C
Este documento presenta 5 problemas relacionados con la aplicación de la ecuación de conducción de calor. El primer problema involucra calcular la temperatura en el centro de un plato que genera calor de forma uniforme. El segundo problema determina la generación máxima de calor en una pared sólida. El tercer problema deriva la distribución de temperatura en una esfera con generación de calor uniforme. Los problemas 4 y 5 utilizan el concepto de resistencias térmicas para calcular espesores requeridos de aislamiento.
El documento describe conceptos clave de la termodinámica como la energía libre de Helmholtz y Gibbs, y sus relaciones con la espontaneidad y el equilibrio químico. También presenta ecuaciones fundamentales de la termodinámica y relaciones de Maxwell. Finalmente, resuelve problemas termodinámicos utilizando estas ecuaciones y conceptos, como calcular la entropía total de un sistema de gases ideales al mezclarse.
Este documento presenta un resumen del Capítulo 4 sobre balances de energía de un libro de texto sobre procesos químicos para ingeniería de sistemas. Explica que los balances de energía son importantes para diseñar procesos y determinar sus requerimientos energéticos. Define las formas de transferencia de energía entre un sistema y su entorno como calor y trabajo, y proporciona ejemplos de diferentes tipos de trabajo. El capítulo provee los conceptos básicos necesarios para realizar análisis de procesos que requieran balances de energía y
1. El documento describe conceptos básicos de control como entrada, salida, planta, sistema de control, lazo abierto y cerrado. También describe modelos matemáticos para sistemas eléctricos, mecánicos, neumáticos e hidráulicos.
2. Se analiza la respuesta en el tiempo de sistemas de primer orden usando señales de entrada como escalón unitario. La respuesta escalón unitario de un sistema de primer orden es exponencial, alcanzando el 63.2% de su valor final en un tiempo igual al tiempo de resp
Unidad III Transferencia de cantidad de movimientoKaren M. Guillén
Este documento trata sobre la reología y los diferentes tipos de fluidos. Explica que la reología estudia la viscosidad de los fluidos y define fluidos newtonianos y no newtonianos. También describe cómo la viscosidad depende de factores como la temperatura, presión y tipo de flujo (laminar o turbulento). Finalmente, analiza aplicaciones de fluidos no newtonianos como la pintura y amortiguadores.
Este documento trata sobre los principios de la transferencia de masa. Explica que la transferencia de masa ocurre a través de la difusión molecular, donde las moléculas se mueven de manera desordenada de áreas de alta concentración a baja concentración. También cubre la ecuación de Fick, que describe matemáticamente la difusión molecular. Además, discute cómo la difusión molecular se aplica a procesos como la evaporación y la absorción.
Este documento trata sobre los principios de conservación de la energía y los balances de energía. Explica que la energía se conserva pero puede transformarse de una forma a otra, como calor, trabajo, energía química, etc. También describe cómo se pueden aplicar los balances de energía para analizar procesos industriales y maximizar la eficiencia energética. Finalmente, proporciona ejemplos concretos de cómo calcular balances entálpicos y de energía mecánica.
Práctica XIV Determinación de eficiencia y calor en aletasKaren M. Guillén
Este documento describe la eficiencia y transferencia de calor en aletas. Explica que las aletas son sólidos que transfieren calor por conducción a lo largo de su geometría y por convección a través de su entorno. Detalla los tipos de aletas, como las aletas circulares de perfil rectangular usadas en esta práctica. Presenta fórmulas para calcular el calor disipado y la eficiencia de las aletas, dependiendo de si el extremo está expuesto a convección, es adiabático o tiene temperatura establec
Este capítulo trata sobre las capacidades caloríficas de los gases. Define la capacidad calorífica a presión constante (cp) como la razón de cambio de la entalpía con respecto a la temperatura a presión constante. Define la capacidad calorífica a volumen constante (cv) como la razón de cambio de la energía interna con respecto a la temperatura a volumen constante. Explica las unidades, conversiones y dependencia de cp y cv con respecto a la presión y el volumen.
Los intercambiadores de calor facilitan el intercambio de calor entre dos fluidos a diferentes temperaturas sin mezclarlos. Funcionan mediante convección en cada fluido y conducción a través de la pared separadora. Existen varios tipos como de doble tubo, compacto, de coraza y tubos, y de placas, cada uno con características específicas. El coeficiente de transferencia de calor total considera todos los efectos en la transferencia de calor a través del intercambiador.
El documento presenta los conceptos fundamentales de la Primera Ley de la Termodinámica. Explica que esta ley establece que la variación de la energía interna de un sistema es igual al calor agregado menos el trabajo realizado. También define conceptos clave como sistema, entorno, trabajo, calor y energía interna.
Este documento trata sobre conceptos básicos de equilibrio de fases en sistemas multicomponentes. Explica que una fase es una porción homogénea de un sistema y que las transiciones de fase son conversiones de una fase a otra. También presenta la regla de las fases para calcular el número de grados de libertad de un sistema y aplica este concepto a varios ejemplos. Por último, analiza el efecto de la presión y la temperatura en las transiciones de fase usando la ecuación de Clapeyron.
Estudio de los conceptos:
Regla de las Fases de Gibbs
Grados de Libertad
Presión de Vapor
Fluido Supercrítico
Equilibrio Líquido Vapor
Ley de Raoult
Ecuación de Antoine
Punto de Rocío
Punto de Burbuja
Platos teóricos
Azeótropo
Este documento presenta un ejercicio sobre la transferencia de calor por conducción a través de una ventana de vidrio. Se pide calcular (a) la tasa de transferencia de calor en W, (b) la cantidad de calor transferida en kJ durante 5 horas, y (c) la cantidad de calor transferida si el espesor del vidrio fuera 1 cm en lugar de 0,5 cm. El documento explica cómo aplicar la ley de Fourier para resolver cada parte del ejercicio.
Este informe de laboratorio describe un experimento para determinar el perfil de temperatura a lo largo de una barra metálica calentada. Se midió la temperatura en varios puntos de una barra de aluminio usando un termómetro infrarrojo, para ver cómo se distribuye el calor a lo largo de la barra. Los resultados se usaron para analizar los conceptos de conducción térmica y la capacidad de diferentes materiales para conducir el calor.
Este documento describe las propiedades de las mezclas de gases y vapores, con un enfoque en el aire húmedo. Explica que el vapor de agua en el aire atmosférico se puede modelar como un gas ideal a bajas presiones y temperaturas. Define la humedad relativa como la razón entre la presión de vapor en una muestra de aire y la presión de saturación a la misma temperatura, e introduce la humedad específica como la razón entre la masa de vapor de agua y la masa de aire seco en una muestra.
Este documento presenta un solucionario de problemas de los capítulos 2 y 3 del libro "Ingeniería de las Reacciones Químicas" de Levenspiel. Contiene soluciones a 19 problemas relacionados con la cinética química de reacciones homogéneas, incluyendo cálculos de órdenes de reacción, energías de activación y constantes de velocidad. Fue realizado por estudiantes de ingeniería química de la Universidad Central del Ecuador.
1) El documento describe los conceptos y aplicaciones de la absorción, un proceso de transferencia de masa donde un gas se disuelve selectivamente en un líquido. 2) Explica los fundamentos de la absorción, incluyendo el equilibrio entre fases gaseosa y líquida y las soluciones líquidas ideales. 3) Proporciona ejemplos de aplicaciones industriales como la absorción de H2S, CO2 y SO2 de corrientes de gas.
La destilación es un método que se usa para separar los componentes de una solución líquida, el cual depende de la distribución de estos componentes entre una fase de vapor y una fase líquida. Ambos componentes están presentes en las dos fases. La fase de vapor se origina de la fase líquida por vaporización en el punto de ebullición
Serie de problemas de transferencia de calorAdalberto C
Este documento presenta 5 problemas relacionados con la aplicación de la ecuación de conducción de calor. El primer problema involucra calcular la temperatura en el centro de un plato que genera calor de forma uniforme. El segundo problema determina la generación máxima de calor en una pared sólida. El tercer problema deriva la distribución de temperatura en una esfera con generación de calor uniforme. Los problemas 4 y 5 utilizan el concepto de resistencias térmicas para calcular espesores requeridos de aislamiento.
El documento describe conceptos clave de la termodinámica como la energía libre de Helmholtz y Gibbs, y sus relaciones con la espontaneidad y el equilibrio químico. También presenta ecuaciones fundamentales de la termodinámica y relaciones de Maxwell. Finalmente, resuelve problemas termodinámicos utilizando estas ecuaciones y conceptos, como calcular la entropía total de un sistema de gases ideales al mezclarse.
Este documento presenta un resumen del Capítulo 4 sobre balances de energía de un libro de texto sobre procesos químicos para ingeniería de sistemas. Explica que los balances de energía son importantes para diseñar procesos y determinar sus requerimientos energéticos. Define las formas de transferencia de energía entre un sistema y su entorno como calor y trabajo, y proporciona ejemplos de diferentes tipos de trabajo. El capítulo provee los conceptos básicos necesarios para realizar análisis de procesos que requieran balances de energía y
1. El documento describe conceptos básicos de control como entrada, salida, planta, sistema de control, lazo abierto y cerrado. También describe modelos matemáticos para sistemas eléctricos, mecánicos, neumáticos e hidráulicos.
2. Se analiza la respuesta en el tiempo de sistemas de primer orden usando señales de entrada como escalón unitario. La respuesta escalón unitario de un sistema de primer orden es exponencial, alcanzando el 63.2% de su valor final en un tiempo igual al tiempo de resp
Este documento trata sobre balances de energía en procesos químicos. Explica que al diseñar un proceso es importante considerar tanto los balances de materia como los balances de energía. Luego define las formas de transferencia de energía entre un sistema y su entorno, que son el trabajo y el calor. Finalmente, provee ejemplos de diferentes tipos de trabajo como el mecánico, eléctrico y de tensión superficial.
El documento describe los conceptos fundamentales de trabajo y calor en termodinámica. Define el trabajo como la energía transferida entre un sistema y su entorno debido a una fuerza, y que depende del cambio de volumen del sistema. Introduce el concepto de calor como la energía transferida por otros medios que no sean mecánicos, igual a la variación de energía interna menos el trabajo. Establece la expresión generalizada del primer principio de la termodinámica como la variación de energía interna igual a la suma del calor y el trabajo.
Este documento describe conceptos básicos de termodinámica, incluyendo: 1) La descripción de sistemas termodinámicos y sus parámetros; 2) Las tres leyes de la termodinámica; 3) Potenciales termodinámicos y relaciones de Maxwell; 4) Transiciones de fase y fenómenos críticos. En resumen, presenta los fundamentos teóricos de la termodinámica para describir el comportamiento macroscópico de la materia.
Este documento proporciona una descripción general de los conceptos fundamentales de la termodinámica, incluyendo: 1) la definición de sistemas termodinámicos y sus variables, 2) las tres leyes de la termodinámica, 3) los potenciales termodinámicos como la energía interna y la entalpía, y 4) las relaciones de Maxwell y la ecuación de Gibbs-Duhem. En resumen, presenta los principios básicos que rigen el comportamiento macroscópico de la materia y la energía en con
Este documento presenta conceptos básicos de termodinámica. Explica que la termodinámica estudia el flujo de calor y la conversión de energía de una forma a otra. Define sistemas, estados y procesos termodinámicos como isotérmicos, isobáricos, isocóricos y adiabáticos. Finalmente, introduce la primera ley de la termodinámica sobre la conservación de la energía en los sistemas y las ecuaciones que rigen los cambios de energía interna, trabajo y calor en
Este documento presenta conceptos básicos de termodinámica. Define un sistema termodinámico y sus variables, y explica las diferencias entre procesos reversibles e irreversibles. También introduce las nociones de trabajo y calor, y deriva fórmulas para calcular el trabajo en procesos de expansión y compresión de gases ideales. Finalmente, proporciona ejemplos numéricos para ilustrar el cálculo del trabajo en diferentes situaciones.
Este documento describe las leyes fundamentales de la termodinámica, incluidas la Ley Cero, las escalas de temperatura y presión, y las definiciones de energía interna, trabajo y calor. Explica que la temperatura es una propiedad intensiva que permite determinar el equilibrio térmico, y que existe un cero absoluto de temperatura. También define las unidades de presión y las escalas de temperatura Kelvin y Celsius.
Este documento resume los principales conceptos de la primera ley de la termodinámica. Explica que la primera ley establece la conservación de la energía en sistemas termodinámicos y que la variación de la energía interna de un sistema depende del calor transferido e trabajo realizado. También define conceptos como trabajo, calor, energía interna y describe procesos como isométricos, isobáricos e isotérmicos. Por último, explica la aplicación de la primera ley a dispositivos de ingeniería como toberas, tur
Este documento describe los principios fundamentales de la primera ley de la termodinámica. Explica que la primera ley establece la conservación de la energía en sistemas termodinámicos y que la variación de la energía interna de un sistema depende del calor transferido e trabajo realizado. También define conceptos clave como calor, trabajo, energía interna y procesos termodinámicos como isobáricos e isotérmicos.
Este documento describe los principios fundamentales de la primera ley de la termodinámica. Explica que la primera ley establece la conservación de la energía en sistemas termodinámicos y que la variación de la energía interna de un sistema depende del calor transferido e trabajo realizado. También define conceptos clave como calor, trabajo, energía interna y procesos termodinámicos como isobáricos e isotérmicos.
Este documento presenta la Primera Ley de la Termodinámica. Define conceptos clave como sistema, universo, trabajo y calor. Explica que la energía total de un sistema aislado se conserva y que los cambios en la energía interna de un sistema (ΔU) son iguales a la suma del calor (q) y el trabajo (w) transferidos. También cubre los diferentes tipos de trabajo y procesos termodinámicos como la expansión reversible e irreversible y la expansión adiabática.
La termodinámica estudia la interacción entre el calor y otras formas de energía en sistemas en equilibrio. Ofrece un marco formal aplicable solo a estados de equilibrio independientes del tiempo. La termodinámica define las leyes que rigen cómo la energía puede intercambiarse entre sistemas físicos a través del trabajo y el calor.
Este documento describe diferentes métodos para modelar e identificar sistemas físicos, incluyendo modelado teórico basado en leyes físicas y experimentos de identificación. También describe varios tipos de sistemas como mecánicos, eléctricos, térmicos, de concentración, nivel y transporte, explicando cómo desarrollar funciones de transferencia para cada uno.
Este documento presenta los conceptos fundamentales de la termoquímica. Introduce conceptos como sistema, calor, trabajo, energía interna, entalpía y las leyes de la termodinámica. Explica el primer principio de la termodinámica y cómo se relaciona el calor, el trabajo y la variación de energía interna de un sistema. También define conceptos como calor de reacción y entalpía de formación y cómo se pueden utilizar para predecir la espontaneidad de las reacciones químicas.
Este documento presenta las ecuaciones fundamentales para analizar sistemas e instalaciones hidráulicas. Introduce la Primera Ley de la Termodinámica aplicada a un volumen de control atravesado por un flujo de fluido incompresible. Deriva la ecuación de la Primera Ley en función de la energía interna, energía de flujo, energía cinética y energía potencial. Finalmente, expresa la ecuación en términos de pérdidas por fricción y carga hidráulica.
El documento trata sobre conceptos fundamentales de termodinámica. Explica que la energía puede intercambiarse entre un sistema y su entorno a través del calor o el trabajo. Describe formas de transformación de energía como la mecánica a eléctrica. Explica también conceptos como temperatura, energía interna y procesos adiabáticos.
La termodinámica estudia las relaciones entre las propiedades de la materia y la energía. La primera ley establece la conservación de la energía total y permite la transformación entre calor y trabajo. La segunda ley limita estas transformaciones al indicar que el calor siempre fluye de los cuerpos más calientes a los más fríos. Los conceptos clave incluyen sistema, procesos reversibles e irreversibles, y equilibrio termodinámico.
La termodinámica estudia las relaciones entre las propiedades de la materia y la energía. La primera ley establece la conservación de la energía total y permite la transformación entre calor y trabajo. La segunda ley limita estas transformaciones al indicar que el calor siempre fluye de los cuerpos más calientes a los más fríos. Los conceptos clave incluyen sistema, procesos reversibles e irreversibles, y equilibrio termodinámico.
El documento describe el proceso de producción de vino, incluyendo la vid, la recolección de uvas, el procesamiento de la uva, la fermentación y la maduración. Explica los diferentes tipos de uvas, levaduras y bacterias involucradas, así como factores clave como la temperatura y el pH que afectan la calidad del vino.
Salmonella es un bacilo gramnegativo que puede causar enfermedades en humanos y animales. Existen más de 2200 serovares diferentes. Salmonella no forma esporas ni tiene cápsula, pero generalmente es móvil con flagelos y puede crecer en medios de cultivo comunes. Puede causar fiebre tifoidea o gastroenteritis, dependiendo del serovar, y se transmite principalmente a través de alimentos contaminados por animales enfermos.
El documento describe un procedimiento para demostrar la curva de crecimiento bacteriano mediante el uso de un espectrofotómetro. Se agregan diferentes volúmenes de un cultivo bacteriano a tubos con medio de cultivo y se miden las absorbancias a intervalos regulares durante 3 horas para generar curvas que muestran las fases de crecimiento bacteriano.
El documento describe los conceptos básicos del crecimiento celular, incluyendo las diferentes fases del crecimiento (lag, exponencial, estacionaria y muerte) y los métodos para medir el crecimiento a través del recuento de células y la medición de la turbidez. También explica los cultivos continuos que mantienen las células en la fase exponencial de crecimiento a través de un sistema de flujo constante.
1. Las células son las unidades fundamentales de la vida, cada una delimitada por una membrana y que contiene una gran variedad de componentes químicos y estructuras subcelulares.
2. Estas estructuras están formadas principalmente por macromoléculas como proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y polisacáridos que cumplen funciones de codificación genética, metabolismo y maquinaria celular.
3. Las células se diferencian por su composición química exacta y disposición de macromolécul
Este documento presenta información sobre propiedades termodinámicas de sustancias puras. Explica tablas de propiedades como temperatura, presión, volumen, energía y entropía. También cubre comportamiento de gases ideales y reales, ecuaciones de estado como van der Waals y aplicaciones en industrias alimentarias.
Este documento presenta información sobre varias unidades del Sistema Internacional (SI) como el metro, kilogramo, mol, newton y otras. Explica conceptos como temperatura, presión, energía y su relación con las leyes de la termodinámica. En particular, resume la Ley Cero de la Termodinámica, la cual establece que dos sistemas en equilibrio térmico con un tercero tienen la misma temperatura entre sí.
1. TRABAJO Y CALOR
0
Establecer el concepto de trabajo.
Calcular el trabajo en diferentes procesos termodinámicos.
Representar el trabajo mediante diagramas de presión
contra volumen.
Establecer diferencias y semejanzas entre el calor y el
trabajo.
Establecer el concepto de calor
Conocer los modos de transferencia de calor
2. TRABAJO
2
1
FdxW
Definición: Fuerza (F) que produce un desplazamiento x, en donde el desplazamiento se
realiza en el sentido de la fuerza.
Un sistema realiza un trabajo cuando su único efecto sobre los alrededores (todo aquello
ajeno al sistema) podría ser la elevación de un peso. La elevación de un peso es el efecto
de una fuerza que actúa a lo largo de una distancia.
4.1
Relación muy útil porque permite encontrar el trabajo necesario para elevar un peso,
estirar un alambre o desplazar una partícula en un campo magnético. Al considerar la
termodinámica desde el punto de vista macroscópico, es conveniente relacionar la
definición de trabajo con los conceptos de sistemas, propiedades y procesos.
1
3. El trabajo realizado por el sistema se considera (+)
El trabajo realizado sobre el sistema se considera (-)
TRABAJO
El trabajo es una forma de energía en tránsito, es decir, energía que se transfiere a
través del límite o frontera de un sistema
Batería Batería
Motor Motor
Abanico Polea
Pesa
Limites del sistema
A B
2
4. El trabajo realizado por el sistema se considera (+)
El trabajo realizado sobre el sistema se considera (-)
TRABAJO
El trabajo es una forma de energía en tránsito, es decir, energía que se transfiere a
través del límite o frontera de un sistema
Batería
Motor
Polea
Pesa
Limites del sistema
C
3
5. TRABAJO
Unidades 1 J = N m
dt
W
W
.
Potencia: Rapidez con la cual se realiza un trabajo
La unidad de potencia es el watt (W) s
J
W
1
1
Batería Batería
Motor Motor
Abanico Polea
Pesa
Limites del sistema
A B
m
W
w Trabajo específico
4
6. TRABAJO REALIZADO EN LA FRONTERA MOVIL DE UN
SISTEMA COMPRESIBLE SIMPLE
dL
PAdLW
dVAdL
PdVW 4.2
5
El trabajo no es una propiedad del sistema, es una interacción entre el sistema y los
alrededores, que se manifiesta solo cuando atraviesa los límites del sistema. Por lo tanto, la
función diferencial del trabajo corresponde a una diferencial inexacta.
7. dVa b
TRABAJO REALIZADO EN LA FRONTERA MOVIL DE UN
SISTEMA COMPRESIBLE SIMPLE
2
1
2
1
21 PdVWW
Trabajo realizado
durante el proceso de
paso del estado 1 al
estado 2.
Area bajo la curva 1-2
4.3
6
8. dVa b
TRABAJO REALIZADO EN LA FRONTERA MOVIL DE UN
SISTEMA COMPRESIBLE SIMPLE
2
1
2
1
21 PdVWW
Area bajo la curva 1-2
4.3
7
El trabajo en un proceso
termodinámico está en función de
propiedades como la Presión y el
volumen.
Para calcular el trabajo debemos
conocer como cambia la presión en
función del volumen, si no es así hay
un problema indeterminado. Esto
significa que para determinar el
trabajo se requiere conocer el tipo
de proceso y la trayectoria
9. dVa b
TRABAJO REALIZADO EN LA FRONTERA MOVIL DE UN
SISTEMA COMPRESIBLE SIMPLE
2
1
2
1
21 PdVWW
Trabajo realizado
durante el proceso de
paso del estado 1 al
estado 2.
Area bajo la curva 1-2
A
B
C
1
2
1
2 VVdV
2
1
21WW
4.3
8
10. dVa b
TRABAJO REALIZADO EN LA FRONTERA MOVIL DE UN
SISTEMA COMPRESIBLE SIMPLE
2
1
2
1
21 PdVWW
A
B
C
1. La relación entre P y V se da en datos experimentales o en forma gráfica. Por tanto,
podemos evaluar la integral 4.3 mediante integración gráfica o numérica.
4.3
9
11. dVa b
TRABAJO REALIZADO EN LA FRONTERA MOVIL DE UN
SISTEMA COMPRESIBLE SIMPLE
2
1
2
1
21 PdVWW
A
B
C
2. La relación entre P y V hace posible adecuar una relación analítica entre ellas. En
este caso se puede efectuar una integración directa.
teconsPV n
tan
10
12. TRABAJO REALIZADO EN LA FRONTERA MOVIL DE UN
SISTEMA COMPRESIBLE SIMPLE
2
1
2
1
21 PdVWW teconsPV n
tan
nnn
VPVPteconsPV 2211tan
n
n
n
n
n
V
VP
V
VP
V
tecons
P 2211tan
2
1
12
1
1
2
1
tantan
n
V
tecons
V
dV
teconsPdV
n
n
11
)(
1
tancos 1122
1
111
1
2221
1
1
2
2
1
n
VPVP
n
VVPVVP
VV
n
te
PdV
nnnn
nn
4.3
4.4
11
13. TRABAJO REALIZADO EN LA FRONTERA MOVIL DE UN
SISTEMA COMPRESIBLE SIMPLE
2211tancos VPVPtenPV n=1
1
2
11
2
1
2
1
11 ln
V
V
VP
V
dV
VPPdV 4.5
12
14. Ejemplo 4.1
• Considere como sistema un gas en el cilindro
que se muestra en la figura, el cual tiene un
pistón sobre el cual se colocan varias pesas
pequeñas. La presión inicial es 200 kPa y el
volumen inicial del gas es 0,04m³.
Gas
13
15. TRABAJO EN PROCESOS ISOBÁRICOS
2
1
PVdVPW
1
2
)( 12 VVPW
nRdTPdVW
)( 12 TTnRW
GAS IDEAL
Integrando
14
16. TRABAJO EN PROCESOS ISOTERMICOS
1
22
1
2
1
2
1
ln)ln(
V
V
nRTVnRT
V
dV
nRTW
V
nRTdV
W
V
nRT
P
15
18. Ejemplo 4.2
• Considere un arreglo del cilindro con pistón. El
pistón está cargado con una masa mp , la
atmósfera externa P0, un resorte lineal y una
fuerza puntual única, F1. El pistón retiene al
gas en el interior a presión P.
F
P0
ks
g
mp
17
19. Ejemplo 4.3
• Considere el sistema que se muestra en la figura, en el cual el
pistón de masa mp se mantiene en su sitio al inicio mediante
un pasador. El gas que se encuentra en el cilindro está en un
principio a presión P1 y volumen V1. Cuando se retira el
pasador, la fuerza externa por unidad de área que actúa sobre
el límite del sistema (el gas) está constituida por dos partes:
AgmPAFP pextext // 0
18
Calcule el trabajo realizado
por el sistema cuando el
pistón se detiene.
P1
mp
P0
Proceso fuera de equilibrio
20. OTROS SISTEMAS QUE IMPLICAN
TRABAJO
Hay sistemas en los cuales se realiza trabajo en
una frontera móvil. Consideremos tres
sistemas:
1. Un alambre elongado
2. Una película superficial
3. Trabajo eléctrico
19
21. OTROS SISTEMAS QUE IMPLICAN
TRABAJO
1. Un alambre elongado:
Se encuentra bajo una tensión dada Ƭ. Cuando la longitud del
alambre se modifica en la cantidad dL, el trabajo que el
sistema realiza es
dLW 4.7
El signo negativo es necesario, porque el
sistema realiza trabajo cuando dL es
negativo.
Integrando se obtiene:
2
1
21 dLW 4.8
La integración puede llevarse a cabo en
forma gráfica o analítica, si se conoce la
relación entre Ƭ y dL.
El alambre elongado es un ejemplo sencillo del tipo de problema de mecánica de cuerpos
sólidos que incluye el cálculo del trabajo.
20
22. Ejemplo 4.4
• Un alambre metálico de longitud inicial L0 se elonga. Suponiendo un
comportamiento elástico, determine el trabajo realizado en
términos de módulo de elasticidad y la deformación.
Sea esfuerzo tensióne E= Modulo de elasticidad (Pa)
Ee
A
AEe
0L
dL
de
Definición de
deformación
En consecuencia,
2
0
0
0
0
)(
2
e
AEL
edeAELW
deAEeLdLW
e
e
21
Deformación unitaria
23. OTROS SISTEMAS QUE IMPLICAN
TRABAJO
2. Un sistema constituido por una película líquida con tensión
superficial L
Película
Marco del
alambre
Alambre
deslizable
F
F
W -L dA
2
1
21W L dA 4.10
22
24. OTROS SISTEMAS QUE IMPLICAN
TRABAJO
3. Trabajo eléctrico: Flujo de energía eléctrica a través del límite de un
sistema. Ejemplos: condensador cargado, celda electrolítica.
E Diferencia de potencial dZ: Cantidad de carga eléctrica
Para este proceso de cuasi-equilibrio el trabajo se obtiene mediante la relación,
W -E dZ La corrriente i=dZ/dt
W -E idt
2
1
21W E idt
dt
W
W
.
=-E i
Potencia
Ampere=Corriente eléctrica
Volt= Potencial eléctrico
= 1watt/1ampere
23
i= Intensidad de la corriente
eléctrica.
28. TRABAJO ACELERACION
maF
dt
dv
a
dt
dv
mF
dt
dx
v
2
1
2
1
)( mvdvvdt
dt
dv
mW
)(
2
1 2
1
2
2 vvmW
vdtdx
27
El trabajo de aceleración y
gravitacional no son dependientes
de la trayectoria, solo dependen del
estado inicial y final del sistema y
son equivalentes a los cambios de
energía cinética y potencial.
29. RESUMEN EXPRESIONES DE TRABAJO
Sistema compresible simple
2
1
21 PdVW
Alambre elongado
2
1
21 dLW
Película superficial
2
1
21W L dA
2
1
21WSistema en el cual el trabajo
es por completo eléctrico
E dZ
Se analizarán
sistemas en los que
se realice un tipo de
trabajo y sistemas en
los que se realice más
de un tipo de trabajo
dLPdVW L dA -E dZ + ………
Integral del producto de una propiedad intensiva por el cambio de una propiedad extensiva.
Fuerza impulsora:
Propiedad intensiva que
ocasiona que ocurra un
cambio en la propiedad
extensiva relacionada.
28
30. CALOR
Es la forma de energía que se transfiere a través de los límites de
un sistema que se encuentra a una temperatura dada hacia otro
sistema o a los alrededores que está a menor temperatura en
virtud de la diferencia de temperaturas entre ambos sistemas.
El calor se transfiere del sistema que se encuentra a mayor
temperatura al sistema que está a menor temperatura.
Dicha transferencia de calor solo ocurre debida a la diferencia de
temperatura.
Un cuerpo nunca contiene calor, el calor solo puede identificarse en
el momento que cruza la frontera. En consecuencia, el calor es un
fenómeno transitorio.
29
31. CALOR
El calor, al igual que el trabajo, es una forma de transferencia de
energía hacia o desde el sistema.
Unidades calor = Unidades trabajo
El calor que se transfiere hacia un sistema es (+)
El calor que se transfiere desde el sistema es (-)
Q Q=0. Proceso adiabático
2
1
21QQ
dt
Q
Q
.
Rapidez a la cual se transfiere
calor
m
Q
q Transferencia de calor específico
30
32. TRANSFERENCIA DE CALOR
Es el transporte de energía debido a una
diferencia de temperaturas entre distintas
cantidades de materia.
moléculas de materia
Energía traslación
(cinética)
Rotación Vibración
Transmite a moléculas cercanas
Colisiones Intercambio de moléculas
Moléculas con mayor energía Moléculas con menor energía
31
33. MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
1. CONDUCCION: La conducción de calor se produce por
transmisión de la energía de vibración entre las moléculas o
por el movimiento de electrones libres. La conducción es
particularmente importante en los metales y se produce sin
movimiento visible de materia.
dx
dT
kAQ
.
Ley de conducción de Fourier
k = conductividad
A = Area total
dT/dx = Gradiente de temperatura
De mayor a menor temperatura
32
34. MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
2. CONVECCION: La convección requiere el
movimiento a escala macroscópica, por lo que
se da en gases y en líquidos.
CONVECCION NATURAL: Se produce cuando los gradientes de temperatura
existentes en el sistema generan diferencias de densidad localizados, lo cual
produce corrientes de flujo.
CONVECCION FORZADA: Las corrientes de flujo se generan por un agente
externo como puede ser un agitador o una bomba y son independientes de
los gradientes de densidad. Con la convección forzada se logran mayores
velocidades de transmisión de calor que con la convección natural.
33
35. MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
2. CONVECCION: Tiene lugar cuando el medio fluye.
El movimiento grueso de una sustancia desplaza
materia a cierta temperatura sobre o cerca de
una superficie a diferente temperatura.
Ejemplo: - Viento que sopla sobre un edificio
Flujo a través de intercambiadores de calor: Flujo de aire sobre o a través de un
radiador dentro de cuya tubería fluye agua.
AhQ
.
ΔT
h: coeficiente de transferencia de calor
34
36. MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
3. RADIACION: Todos los materiales irradian energía en forma
de ondas. Cuando esta radiación es absorbida por la
materia aparece en forma de calor. Puesto que la radiación
es importante a temperaturas muy superiores a las
normalmente utilizadas en procesos biológicos.
Se transmite energía como ondas electromagnéticas a través del espacio. La
transferencia pude ocurrir en un espacio vacío y no requiere que haya materia, pero
la emisión (generación) de la radiación y absorción de la misma sí requieren de la
presencia de una sustancia.
4
.
sATQ
Ɛ: Emisividad
Ts : Temperatura de superficie
: Constante de Stefan-Boltsmann
35
37. COMPARACION ENTRE CALOR Y
TRABAJO
1. Ambos son fenómenos transitorios. Los sistemas nunca
poseen calor ni trabajo, pero cualquiera de ellos o ambos
cruzan los límites del sistema cuando éste experimenta un
cambio de estado.
2. Los dos son fenómenos de frontera. Ambos se observan sólo
en los límites del sistema y representan energía que atraviesa
dichos límites.
3. Ambos, calor y trabajo, están en función de la trayectoria y
son diferenciales inexactas.
36
38. Ejercicio
• En el interior de un cilindro provisto de un
pistón móvil se encuentran 2,8 g de nitrógeno
a 27°C y 150 kPa, si el gas se expande a
presión constante hasta un volumen de 5
litros. Determine el volumen inicial y el trabajo
desarrollado en este proceso.
37
39. CONCEPTUALIZACION Y ANÁLISIS
• Si una determinada masa de gas se expande
hasta duplicar el volumen ¿en cuál caso el gas
realiza más trabajo cuando se expande a
temperatura constante o cuando se expande a
presión constante? Justifique su respuesta
utilizando un diagrama de presión contra
volumen.
38
40. CONCEPTUALIZACION Y ANÁLISIS
• Explique como se podría calcular el trabajo
necesario para elevar un objeto hasta alcanzar
una determinada altura.
• Deduzca una ecuación que permita calcular el
trabajo durante un proceso isotérmico en
función de la presión final y la presión inicial
del sistema.
39
41. PREGUNTAS
1. El trabajo realizado por unidad de masa,
durante la expansión isobárica de un gas ideal,
depende
a. del coeficiente de expansión
b. del cambio de temperatura
c. de la fuerza y la presión
d. del número de moles
40
42. PREGUNTAS
2. Si en un sistema cerrado no se presenta
ningún tipo de trabajo, se debe a que el
proceso es
a. isobárico
b. isotérmico
c. isocórico
d. adiabático
41
43. PREGUNTAS
3. Para determinar el trabajo producido al paso
de corriente eléctrica por una resistencia,
además de la intensidad y el voltaje se
requiere conocer
a. el tiempo que dura la corriente
b. el cambio de temperatura
c. el cambio de presión
d. la resistencia eléctrica
42
44. PREGUNTAS
4. El trabajo realizado por una mol de gas ideal
que se expande desde 2 hasta 6 litros a
presión constante de 100 kPa es
a. 100 J
b. 200 J
c. 400 J
d. 600 J
43
45. PREGUNTAS
5. Una semejanza entre calor y trabajo es la de
que ambos son
a. propiedades de un sistema
b. funciones de trayectoria
c. funciones de punto
d. dependientes de los estados del sistema
44
46. PREGUNTAS
6. Según el convenio de signos adoptado si el
trabajo es negativo significa que
a. el sistema realiza trabajo
b. se pierde capacidad de trabajo
c. se realiza trabajo sobre el sistema
d. El sistema acumula trabajo
45
47. PREGUNTAS
7. En forma general para cualquier proceso
politrópico, la presión y la temperatura se
relacionan mediante la ecuación
Donde n y C son constantes. Si n toma valor de 1
el proceso se considera
a. adiabático
b. isotérmico
c. isocórico
d. isobárico
CPV n
46
48. PREGUNTAS
8. Si un mol de gas ideal, se expande a
temperatura constante de 300 K hasta
duplicar su volumen, el trabajo realizado
expresado en joules es
a. 17
b. 207
c. 413
d. 1726
47