Aquí están los pasos para resolver este problema:
1. Dibuje un diagrama del proceso.
2. Identifique la información dada: mv = 4 g, tf = 600C
3. Identifique lo que se debe encontrar: mi
4. Escriba la ecuación de conservación de energía para el sistema:
Qhielo = Qvapor
5. Resuelva la ecuación para encontrar mi
La ecuación de conservación de energía es:
mi(Lf + c∆T) = mvLv
Donde:
Lf = fusión del hielo
c
Este documento contiene 8 problemas sobre presión y manómetros. Los problemas involucran el cálculo de presiones absolutas y diferenciales en sistemas que incluyen tanques, tuberías y manómetros de mercurio y agua. Se pide determinar lecturas de manómetros, diferencias de presión y efectos de la gravedad y la fricción en los sistemas presentados.
Este documento presenta un problemario de física II dividido en cuatro capítulos: termodinámica, ondas, sonido y óptica. Incluye una introducción, un formulario con ecuaciones y problemas resueltos de cada capítulo para ayudar a estudiantes y profesores a comprender mejor la física.
Este documento presenta un resumen de conceptos clave de termodinámica aplicados a un experimento de bombeo de agua. Explica brevemente la primera ley de la termodinámica, el trabajo, la energía interna y otros conceptos para analizar el flujo de masa de agua y la potencia de la bomba en el sistema de bombeo del laboratorio. El objetivo es aplicar los principios de conservación de masa y energía al sistema abierto.
Este documento describe los diferentes tipos de diagramas de fases y cómo se usan para clasificar yacimientos de petróleo y gas. Explica que los diagramas de fases muestran las condiciones de presión y temperatura donde existen sólidos, líquidos y gases. Luego describe los tipos principales de yacimientos - gas seco, gas húmedo, gas condensado, petróleo de alta volatilidad y petróleo negro - y cómo se determinan según la ubicación del yacimiento en el diagrama de fases.
800 K
PB
B
C 800 K
A
200 K
[1] El documento presenta los conceptos fundamentales de la termodinámica, incluidos los sistemas termodinámicos, la energía interna, los procesos termodinámicos y las leyes de la termodinámica. [2] Explica cuatro procesos termodinámicos fundamentales (isocórico, isobárico, isotérmico y adiabático) y cómo se aplican las leyes de la termodin
El documento describe el comportamiento de fases de los hidrocarburos. Explica que la presión, el volumen y la temperatura determinan las fases presentes. Describe el equilibrio de fases para hidrocarburos puros, mezclas bicomponentes y multicomponentes usando diagramas presión-volumen-temperatura. También clasifica los reservorios de hidrocarburos dependiendo de su composición, presión y temperatura iniciales.
Este documento presenta conceptos clave de termodinámica aplicados a sustancias puras como el agua. Explica definiciones como calor, entalpía y el primer principio de la termodinámica. Describe las fases de una sustancia pura y conceptos como estado saturado, temperatura y presión de saturación. Incluye diagramas P-V-T y P-T y explica cómo calcular propiedades de líquido y vapor saturados así como mezclas saturadas. Contiene ejemplos de cálculos termodinámicos relacionados
Este documento describe el comportamiento de la vaporización instantánea en sistemas de múltiples componentes. Explica que cuando un fluido se somete a condiciones de temperatura y presión adecuadas, ocurre un cambio de fases repentino con vapor y líquido saliendo separados. También presenta métodos para calcular las composiciones de las fases vapor y líquido, así como otros parámetros del proceso, basados en balances de masa y la ley de Raoult.
Este documento contiene 8 problemas sobre presión y manómetros. Los problemas involucran el cálculo de presiones absolutas y diferenciales en sistemas que incluyen tanques, tuberías y manómetros de mercurio y agua. Se pide determinar lecturas de manómetros, diferencias de presión y efectos de la gravedad y la fricción en los sistemas presentados.
Este documento presenta un problemario de física II dividido en cuatro capítulos: termodinámica, ondas, sonido y óptica. Incluye una introducción, un formulario con ecuaciones y problemas resueltos de cada capítulo para ayudar a estudiantes y profesores a comprender mejor la física.
Este documento presenta un resumen de conceptos clave de termodinámica aplicados a un experimento de bombeo de agua. Explica brevemente la primera ley de la termodinámica, el trabajo, la energía interna y otros conceptos para analizar el flujo de masa de agua y la potencia de la bomba en el sistema de bombeo del laboratorio. El objetivo es aplicar los principios de conservación de masa y energía al sistema abierto.
Este documento describe los diferentes tipos de diagramas de fases y cómo se usan para clasificar yacimientos de petróleo y gas. Explica que los diagramas de fases muestran las condiciones de presión y temperatura donde existen sólidos, líquidos y gases. Luego describe los tipos principales de yacimientos - gas seco, gas húmedo, gas condensado, petróleo de alta volatilidad y petróleo negro - y cómo se determinan según la ubicación del yacimiento en el diagrama de fases.
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[1] El documento presenta los conceptos fundamentales de la termodinámica, incluidos los sistemas termodinámicos, la energía interna, los procesos termodinámicos y las leyes de la termodinámica. [2] Explica cuatro procesos termodinámicos fundamentales (isocórico, isobárico, isotérmico y adiabático) y cómo se aplican las leyes de la termodin
El documento describe el comportamiento de fases de los hidrocarburos. Explica que la presión, el volumen y la temperatura determinan las fases presentes. Describe el equilibrio de fases para hidrocarburos puros, mezclas bicomponentes y multicomponentes usando diagramas presión-volumen-temperatura. También clasifica los reservorios de hidrocarburos dependiendo de su composición, presión y temperatura iniciales.
Este documento presenta conceptos clave de termodinámica aplicados a sustancias puras como el agua. Explica definiciones como calor, entalpía y el primer principio de la termodinámica. Describe las fases de una sustancia pura y conceptos como estado saturado, temperatura y presión de saturación. Incluye diagramas P-V-T y P-T y explica cómo calcular propiedades de líquido y vapor saturados así como mezclas saturadas. Contiene ejemplos de cálculos termodinámicos relacionados
Este documento describe el comportamiento de la vaporización instantánea en sistemas de múltiples componentes. Explica que cuando un fluido se somete a condiciones de temperatura y presión adecuadas, ocurre un cambio de fases repentino con vapor y líquido saliendo separados. También presenta métodos para calcular las composiciones de las fases vapor y líquido, así como otros parámetros del proceso, basados en balances de masa y la ley de Raoult.
Este documento describe las propiedades críticas de los gases, incluidas la presión crítica y la temperatura crítica. Explica que la presión crítica es la presión mínima requerida para licuar un gas a su temperatura crítica, que es la temperatura máxima a la que un gas puede existir en forma líquida. También resume los pasos para calcular la presión y temperatura pseudocríticas de una mezcla de gases dados sus componentes y porcentajes.
Este documento describe los análisis PVT (presión-volumen-temperatura) realizados en muestras de fluidos de yacimientos petrolíferos. Los análisis PVT determinan las propiedades de los fluidos y su comportamiento bajo diferentes condiciones de presión y temperatura para comprender mejor el yacimiento. Se mencionan varios tipos de pruebas PVT, incluidas las separaciones diferenciales y flash, así como sus objetivos y limitaciones.
El documento describe los procesos de muestreo y análisis de fluidos del pozo SAL-X12 en el Campo San Alberto. Se tomó una muestra representativa en el separador de prueba V-102 bajo condiciones estabilizadas. Los seis procesos más importantes de análisis de muestras de reservorio son: medición de composición, vaporización flash, vaporización diferencial, depleción a volumen constante, pruebas de separador y medición de viscosidad. Estos procesos proveen datos sobre las propiedades de los fluid
Este documento presenta conceptos básicos de hidrodinámica. Introduce la mecánica de fluidos y define un fluido como una sustancia que puede cambiar fácilmente de forma. Explica los estados de la materia sólido, líquido y gaseoso. Luego define densidad y proporciona ejemplos. Finalmente, introduce conceptos clave como caudal, ecuación de continuidad y ecuación de Bernoulli para analizar el flujo de fluidos.
La presión de vapor es la presión ejercida por la fase de vapor de un líquido sobre la fase líquida a una temperatura determinada. A medida que aumenta la temperatura, más partículas del líquido escapan y la presión de vapor aumenta, alcanzando el punto de ebullición cuando la presión de vapor es igual a la presión ambiental. La cavitación ocurre cuando la presión local cae por debajo de la presión de vapor del líquido, haciendo que se formen burbujas de vapor que luego colapsan y pueden causar daños
Transferencia de Masa y Reacción Química Simultaneas. Difusión y Reacción Quí...IQMPacheco
Este documento trata sobre procesos químicos controlados por la difusión. Explica que estos procesos ocurren cuando la velocidad de reacción es mayor que la velocidad de difusión. Describe los pasos involucrados en reacciones catalíticas sólido-líquido y provee un ejemplo matemático de la difusión de oxígeno hacia una partícula esférica de carbón y la subsecuente reacción.
Informe sobre Práctica virtual de laboratorio: Gases idealesÁngel M. García Z.
TÍTULO: Informe sobre Práctica virtual de laboratorio: Gases ideales || AÑO: 2012 || AUTOR: Ángel Moisés García Zepeda (2011 1900 175) || INSTITUCIÓN: Universidad Nacional Autónoma de Honduras - Centro Universitario Regional del Centro || ASIGNATURA: Física II (FS200) || CATEDRÁTICO: Ing. Juan Carlos Fiallos
Este documento trata sobre la presión y la estática de los fluidos. Explica conceptos como presión, presión absoluta, presión manométrica, variación de la presión con la profundidad y cómo se usan instrumentos como el manómetro y el barómetro para medir la presión. Resuelve ejemplos numéricos para ilustrar cómo calcular la presión en diferentes situaciones usando estas herramientas y conceptos.
1. El documento presenta 7 ejercicios de hidrostática que involucran conceptos como presión hidrostática, empuje de los líquidos, y equilibrio de fluidos en tubos en U. Los ejercicios calculan presiones, densidades de líquidos y tiempos de ascenso de objetos sumergidos aplicando las leyes fundamentales de la hidrostática.
Este documento presenta 10 preguntas sobre conceptos básicos de ingeniería de yacimientos. Explica la diferencia entre hidrocarburo in situ, reservas y tasa de producción. También compara el método volumétrico y el método de balance de materia para estimar las reservas iniciales. Finalmente, describe los principales mecanismos de producción primaria y los factores que afectan la velocidad de producción.
Este documento describe los diferentes tipos de yacimientos de gas y sus mecanismos de producción. Describe yacimientos de gas seco, húmedo y condensado, y explica sus características. También describe los tres mecanismos principales de producción de gas: 1) expansión del gas por declinación de presión, 2) expansión del agua connata, y 3) empuje hidráulico de un acuífero asociado. Finalmente, discute factores que afectan el factor de recobro en yacimientos de gas.
El documento describe el análisis e interpretación de pruebas de presión transitoria en pozos petroleros. Explica que estas pruebas permiten caracterizar el yacimiento y determinar parámetros como la capacidad de flujo, presión estática, daño en el pozo y comunicación entre pozos. También presenta los modelos matemáticos y suposiciones utilizadas para analizar e interpretar los datos de presión obtenidos.
Este documento presenta conceptos clave de mecánica de fluidos como la ecuación de continuidad y ecuación de Bernoulli. Explica casos típicos de flujo como flujo natural, controlado y bombeo. Luego, proporciona seis ejercicios para practicar el cálculo de presiones, velocidades y alturas de fluidos en sistemas que incluyen tanques, tuberías y sifones.
Este documento trata sobre el proceso isobárico, donde hay una variación del volumen o temperatura pero la presión permanece constante. Explica que este proceso se rige por la Ley de Charles, quien realizó mediciones sobre cómo los gases se expanden al aumentar su temperatura. También presenta un ejemplo de la ebullición del agua en un recipiente abierto a presión atmosférica constante, donde el volumen desprendido aumenta con la temperatura.
El documento presenta varios problemas relacionados con el comportamiento de los gases. El primer problema describe un tanque de gas a cierta presión y temperatura inicial que se conecta a otro tanque, estabilizándose la presión entre ambos. Se pide calcular el volumen del segundo tanque. Los problemas subsiguientes involucran cálculos de peso molecular, precios de gas, factores de desviación y volumétricos para diferentes condiciones de presión y temperatura.
El documento describe cómo calcular varios parámetros del agua de mar a diferentes profundidades debido a los cambios en la presión. Se calcula (a) el cambio en el volumen específico del agua entre la superficie y 5 millas de profundidad, (b) el volumen específico a 5 millas, y (c) el peso específico a 5 millas. Se usan fórmulas que relacionan la presión, el módulo de elasticidad volumétrico y el volumen específico.
Este documento describe los componentes y operación de un separador vertical utilizado en la industria petrolera para separar petróleo, gas y agua. Explica que un separador vertical es un cilindro que permite la separación de fluidos por gravedad y fuerza centrífuga. Detalla los componentes clave como la placa deflectora, placas coalescentes y extractores de niebla y espuma. También discute las ventajas de un separador vertical como el control de nivel de líquido y desventajas como su mayor costo y dificultad de transport
Este documento describe cómo calcular la carga total de refrigeración necesaria para una instalación frigorífica. Explica que la carga total depende de tres factores: 1) las ganancias de calor a través de las paredes, 2) las ganancias de calor por servicio (uso de puertas, alumbrado, etc.), y 3) las ganancias de calor por la carga de género que entra diariamente. Detalla fórmulas y tablas para calcular cada una de estas fuentes de calor y obtener así la carga total de
Identificas Diferencias entre Calor y TemperaturaandreaG0708
El documento trata sobre conceptos relacionados con el calor y la temperatura. Explica que el calor es la energía que se transfiere entre cuerpos a diferentes temperaturas y que la temperatura depende de la energía interna de un cuerpo. También describe los efectos del calor como la dilatación y los cambios de estado, así como la medición de la temperatura a través de termómetros. Por último, introduce conceptos de termodinámica como las leyes de la conservación y degradación de la energía.
El documento trata sobre la temperatura y el calor. Explica que la temperatura es una propiedad que carece de dimensiones físicas y solo puede medirse por sus efectos utilizando una escala reconocida, mientras que el calor es una forma de energía capaz de elevar la temperatura de un cuerpo e incluso variar su estado físico. A través de varias experiencias, se demuestra cómo el calor permite cambios de estado en los materiales y que la temperatura es una propiedad intensiva de la materia.
Este documento describe las propiedades críticas de los gases, incluidas la presión crítica y la temperatura crítica. Explica que la presión crítica es la presión mínima requerida para licuar un gas a su temperatura crítica, que es la temperatura máxima a la que un gas puede existir en forma líquida. También resume los pasos para calcular la presión y temperatura pseudocríticas de una mezcla de gases dados sus componentes y porcentajes.
Este documento describe los análisis PVT (presión-volumen-temperatura) realizados en muestras de fluidos de yacimientos petrolíferos. Los análisis PVT determinan las propiedades de los fluidos y su comportamiento bajo diferentes condiciones de presión y temperatura para comprender mejor el yacimiento. Se mencionan varios tipos de pruebas PVT, incluidas las separaciones diferenciales y flash, así como sus objetivos y limitaciones.
El documento describe los procesos de muestreo y análisis de fluidos del pozo SAL-X12 en el Campo San Alberto. Se tomó una muestra representativa en el separador de prueba V-102 bajo condiciones estabilizadas. Los seis procesos más importantes de análisis de muestras de reservorio son: medición de composición, vaporización flash, vaporización diferencial, depleción a volumen constante, pruebas de separador y medición de viscosidad. Estos procesos proveen datos sobre las propiedades de los fluid
Este documento presenta conceptos básicos de hidrodinámica. Introduce la mecánica de fluidos y define un fluido como una sustancia que puede cambiar fácilmente de forma. Explica los estados de la materia sólido, líquido y gaseoso. Luego define densidad y proporciona ejemplos. Finalmente, introduce conceptos clave como caudal, ecuación de continuidad y ecuación de Bernoulli para analizar el flujo de fluidos.
La presión de vapor es la presión ejercida por la fase de vapor de un líquido sobre la fase líquida a una temperatura determinada. A medida que aumenta la temperatura, más partículas del líquido escapan y la presión de vapor aumenta, alcanzando el punto de ebullición cuando la presión de vapor es igual a la presión ambiental. La cavitación ocurre cuando la presión local cae por debajo de la presión de vapor del líquido, haciendo que se formen burbujas de vapor que luego colapsan y pueden causar daños
Transferencia de Masa y Reacción Química Simultaneas. Difusión y Reacción Quí...IQMPacheco
Este documento trata sobre procesos químicos controlados por la difusión. Explica que estos procesos ocurren cuando la velocidad de reacción es mayor que la velocidad de difusión. Describe los pasos involucrados en reacciones catalíticas sólido-líquido y provee un ejemplo matemático de la difusión de oxígeno hacia una partícula esférica de carbón y la subsecuente reacción.
Informe sobre Práctica virtual de laboratorio: Gases idealesÁngel M. García Z.
TÍTULO: Informe sobre Práctica virtual de laboratorio: Gases ideales || AÑO: 2012 || AUTOR: Ángel Moisés García Zepeda (2011 1900 175) || INSTITUCIÓN: Universidad Nacional Autónoma de Honduras - Centro Universitario Regional del Centro || ASIGNATURA: Física II (FS200) || CATEDRÁTICO: Ing. Juan Carlos Fiallos
Este documento trata sobre la presión y la estática de los fluidos. Explica conceptos como presión, presión absoluta, presión manométrica, variación de la presión con la profundidad y cómo se usan instrumentos como el manómetro y el barómetro para medir la presión. Resuelve ejemplos numéricos para ilustrar cómo calcular la presión en diferentes situaciones usando estas herramientas y conceptos.
1. El documento presenta 7 ejercicios de hidrostática que involucran conceptos como presión hidrostática, empuje de los líquidos, y equilibrio de fluidos en tubos en U. Los ejercicios calculan presiones, densidades de líquidos y tiempos de ascenso de objetos sumergidos aplicando las leyes fundamentales de la hidrostática.
Este documento presenta 10 preguntas sobre conceptos básicos de ingeniería de yacimientos. Explica la diferencia entre hidrocarburo in situ, reservas y tasa de producción. También compara el método volumétrico y el método de balance de materia para estimar las reservas iniciales. Finalmente, describe los principales mecanismos de producción primaria y los factores que afectan la velocidad de producción.
Este documento describe los diferentes tipos de yacimientos de gas y sus mecanismos de producción. Describe yacimientos de gas seco, húmedo y condensado, y explica sus características. También describe los tres mecanismos principales de producción de gas: 1) expansión del gas por declinación de presión, 2) expansión del agua connata, y 3) empuje hidráulico de un acuífero asociado. Finalmente, discute factores que afectan el factor de recobro en yacimientos de gas.
El documento describe el análisis e interpretación de pruebas de presión transitoria en pozos petroleros. Explica que estas pruebas permiten caracterizar el yacimiento y determinar parámetros como la capacidad de flujo, presión estática, daño en el pozo y comunicación entre pozos. También presenta los modelos matemáticos y suposiciones utilizadas para analizar e interpretar los datos de presión obtenidos.
Este documento presenta conceptos clave de mecánica de fluidos como la ecuación de continuidad y ecuación de Bernoulli. Explica casos típicos de flujo como flujo natural, controlado y bombeo. Luego, proporciona seis ejercicios para practicar el cálculo de presiones, velocidades y alturas de fluidos en sistemas que incluyen tanques, tuberías y sifones.
Este documento trata sobre el proceso isobárico, donde hay una variación del volumen o temperatura pero la presión permanece constante. Explica que este proceso se rige por la Ley de Charles, quien realizó mediciones sobre cómo los gases se expanden al aumentar su temperatura. También presenta un ejemplo de la ebullición del agua en un recipiente abierto a presión atmosférica constante, donde el volumen desprendido aumenta con la temperatura.
El documento presenta varios problemas relacionados con el comportamiento de los gases. El primer problema describe un tanque de gas a cierta presión y temperatura inicial que se conecta a otro tanque, estabilizándose la presión entre ambos. Se pide calcular el volumen del segundo tanque. Los problemas subsiguientes involucran cálculos de peso molecular, precios de gas, factores de desviación y volumétricos para diferentes condiciones de presión y temperatura.
El documento describe cómo calcular varios parámetros del agua de mar a diferentes profundidades debido a los cambios en la presión. Se calcula (a) el cambio en el volumen específico del agua entre la superficie y 5 millas de profundidad, (b) el volumen específico a 5 millas, y (c) el peso específico a 5 millas. Se usan fórmulas que relacionan la presión, el módulo de elasticidad volumétrico y el volumen específico.
Este documento describe los componentes y operación de un separador vertical utilizado en la industria petrolera para separar petróleo, gas y agua. Explica que un separador vertical es un cilindro que permite la separación de fluidos por gravedad y fuerza centrífuga. Detalla los componentes clave como la placa deflectora, placas coalescentes y extractores de niebla y espuma. También discute las ventajas de un separador vertical como el control de nivel de líquido y desventajas como su mayor costo y dificultad de transport
Este documento describe cómo calcular la carga total de refrigeración necesaria para una instalación frigorífica. Explica que la carga total depende de tres factores: 1) las ganancias de calor a través de las paredes, 2) las ganancias de calor por servicio (uso de puertas, alumbrado, etc.), y 3) las ganancias de calor por la carga de género que entra diariamente. Detalla fórmulas y tablas para calcular cada una de estas fuentes de calor y obtener así la carga total de
Identificas Diferencias entre Calor y TemperaturaandreaG0708
El documento trata sobre conceptos relacionados con el calor y la temperatura. Explica que el calor es la energía que se transfiere entre cuerpos a diferentes temperaturas y que la temperatura depende de la energía interna de un cuerpo. También describe los efectos del calor como la dilatación y los cambios de estado, así como la medición de la temperatura a través de termómetros. Por último, introduce conceptos de termodinámica como las leyes de la conservación y degradación de la energía.
El documento trata sobre la temperatura y el calor. Explica que la temperatura es una propiedad que carece de dimensiones físicas y solo puede medirse por sus efectos utilizando una escala reconocida, mientras que el calor es una forma de energía capaz de elevar la temperatura de un cuerpo e incluso variar su estado físico. A través de varias experiencias, se demuestra cómo el calor permite cambios de estado en los materiales y que la temperatura es una propiedad intensiva de la materia.
El documento habla sobre conceptos básicos de calor como cantidad de calor, temperatura, calor específico y transferencia de calor. Explica que la cantidad de calor depende de la naturaleza de la sustancia y está relacionada con el calor específico. También cubre unidades de medida como el joule y la caloría, y factores que afectan el calor específico como la masa molar y los enlaces.
Propagación de calor y conservación de la energíaP G
Este documento resume tres formas en que se transmite el calor: conducción, convección y radiación. Explica que la conducción es la transmisión de calor entre objetos sólidos debido al movimiento de moléculas. La convección es la corriente de calor que se establece en fluidos como líquidos y gases cuando hay diferencias de temperatura. La radiación es la propagación de calor a través de ondas electromagnéticas, incluso en el vacío.
Este documento resume las propiedades de los gases y tres procesos que pueden experimentar (isotérmico, isobárico e isovolumétrico). También explica las leyes de Boyle y Charles, las cuales establecen las relaciones entre la presión, el volumen y la temperatura de un gas.
Este documento describe las tres formas en que el calor se puede propagar: convección, conducción y radiación. Explica que la convección ocurre en líquidos y gases a través del movimiento de la materia, la conducción requiere que dos cuerpos estén a diferentes temperaturas para que el calor pase de uno al otro, y la radiación transmite energía a través de ondas electromagnéticas como la energía que llega de el sol. También incluye un ejemplo de cálculo para encontrar la temperatura de la cara más fría de una plancha de aluminio
El documento describe las tres formas en que el calor se puede transmitir: 1) por conducción a través de los sólidos, 2) por convección a través de los líquidos y gases, y 3) por radiación a través de ondas electromagnéticas. También discute conceptos como la conductividad térmica, buenos y malos conductores, y ejemplos de cada forma de transmisión del calor.
Los gases están formados por partículas que se encuentran separadas y en constante movimiento a alta velocidad. Debido a que las fuerzas de atracción entre las partículas son mínimas, los gases pueden ocupar todo el espacio disponible y mezclarse fácilmente con otros gases. El movimiento de las partículas de un gas aumenta con la temperatura y es responsable de la presión que ejerce el gas.
Este documento describe los tipos de incendios, incluyendo las clases A-E, así como los elementos y métodos de extinción de incendios. Explica que un incendio es una reacción química exotérmica que requiere oxígeno, calor y un material combustible. Detalla las cinco clases de incendios según el tipo de material combustible involucrado y los tres métodos principales para extinguirlos: enfriamiento, sofocación y eliminación del combustible. También proporciona consejos básicos para prevenir inc
La convección es el mecanismo de transferencia de calor por movimiento de masa dentro de una sustancia. Existen dos tipos principales: convección natural y convección forzada. La convección forzada ocurre cuando un fluido es obligado a circular alrededor de una superficie, como en un banco de tubos donde la presión del fluido es variada para forzar su circulación. Diversos números adimensionales como los números de Nusselt, Prandtl y Reynolds son utilizados para caracterizar y cuantificar la convección.
Este documento trata sobre conceptos fundamentales de física relacionados con el calor, incluyendo: temperatura y cantidad de calor, capacidad calorífica, capacidad calorífica específica, conservación de energía y cambio de fase. Explica definiciones clave como caloría, capacidad calorífica y capacidad calorífica específica. También presenta ejemplos numéricos para ilustrar conceptos como cálculo de calor involucrado en cambios de temperatura.
Este documento presenta información sobre el tema de física de calor. Explica conceptos como temperatura, cantidad de calor, capacidad calorífica, capacidad calorífica específica, conservación de energía y cambio de fase. También incluye ejemplos para ilustrar cómo calcular la cantidad de calor involucrada en varios procesos térmicos.
Este documento presenta conceptos clave sobre la cantidad de calor, incluidas las unidades de calor (caloría, kilocaloría, joule, Btu), la capacidad calorífica específica, el calor latente de fusión y vaporización, y cómo calcular la cantidad de calor involucrada en cambios de temperatura y fase. Se proporcionan ejemplos para ilustrar cómo aplicar las fórmulas y conceptos para resolver problemas de cantidad de calor.
Este documento presenta conceptos clave sobre la cantidad de calor. Define unidades de calor como calorías, kilocalorías, joules y BTU. Explica capacidad calorífica específica y cómo calcular ganancias y pérdidas de calor. También cubre calores latentes de fusión y vaporización, y cómo calcular la cantidad de calor necesaria para cambios de fase y elevar la temperatura de sustancias. Incluye ejemplos para ilustrar los cálculos.
Este documento presenta conceptos clave sobre la cantidad de calor. Define la cantidad de calor en términos de calorías, kilocalorías, joules y Btu. Explica cómo calcular la capacidad calorífica específica y resolver problemas de ganancia y pérdida de calor. También define los calores latentes de fusión y vaporización y cómo calcular la cantidad de calor necesaria para cambios de fase. Proporciona ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos.
Este documento presenta los conceptos fundamentales de la cantidad de calor. Define unidades como la caloría, kilocaloría y joule. Explica la capacidad calorífica específica y cómo se usa para calcular ganancias y pérdidas de calor. También cubre los calores latentes de fusión y vaporización involucrados en los cambios de fase.
Este documento trata sobre la cantidad de calor. Define la cantidad de calor en términos de calorías, kilocalorías, joules y BTU. Explica conceptos como capacidad calorífica específica, calores latentes de fusión y vaporización. Incluye ejemplos de cálculos de cantidad de calor para elevar la temperatura y cambiar la fase de sustancias.
Este documento presenta conceptos clave sobre la cantidad de calor. Define unidades de calor como calorías, kilocalorías, joules y BTU. Explica la capacidad calorífica específica y cómo calcular ganancias y pérdidas de calor. También cubre calores latentes de fusión y vaporización, y la conservación de energía en la transferencia de calor. El objetivo es que los estudiantes aprendan a calcular cantidades de calor involucradas en cambios de temperatura y estado de la materia.
Este documento presenta conceptos clave sobre la cantidad de calor. Define unidades de calor como calorías, kilocalorías, joules y BTU. Explica capacidad calorífica específica y cómo calcular ganancias y pérdidas de calor. También cubre cambios de fase y calores latentes de fusión y vaporización. Proporciona ejemplos numéricos para ilustrar los cálculos de cantidad de calor.
El documento resume los conceptos fundamentales del calor y la transferencia de calor, incluyendo la capacidad calorífica, la conservación de la energía, y los cambios de fase como la fusión y la vaporización. Explica cómo calcular la cantidad de calor involucrada en varios procesos térmicos mediante el uso de ecuaciones que involucran la masa, la capacidad calorífica específica y los cambios de temperatura.
El documento proporciona una introducción al tema del calor, incluyendo definiciones de conceptos como calor, temperatura, capacidad calorífica y cambio de fase. Explica las unidades de calor como calorías y joules, y cómo se relacionan. También presenta ejemplos numéricos para ilustrar conceptos como la conservación de la energía en transferencias de calor.
Este documento describe los diferentes tipos de calor involucrados en los cambios de estado de la materia, incluyendo el calor específico, el calor latente de fusión y vaporización. Explica conceptos como fusión, solidificación, vaporización, sublimación y proporciona ejemplos. También incluye fórmulas y resuelve problemas sobre cantidades de calor necesarias para cambios de estado.
El documento presenta información sobre calor y la primera ley de la termodinámica. Explica conceptos como calor específico, transferencia de calor, energía interna, y la relación entre calor y trabajo según la primera ley de la termodinámica. También incluye ejemplos numéricos sobre cálculos de calor involucrando cambios de temperatura para diferentes materiales.
El documento trata sobre la cantidad de calor y sus unidades de medida. Explica que la cantidad de calor es la energía térmica que fluye entre cuerpos debido a diferencias de temperatura. Las unidades de medida del calor en el SI son los julios, pero también se utilizan calorías, kilocalorías y BTUs. Además, presenta la ecuación para calcular la cantidad de calor como Q=m*c*ΔT, donde m es la masa, c el calor específico y ΔT la variación de temperatura.
El documento describe las unidades para medir el calor como calorías y BTU. Explica que el calor específico es la capacidad de un material para almacenar energía térmica y depende de la sustancia pero no de su masa. Proporciona ejemplos de cálculos de calor específico y cambios de temperatura para diferentes sustancias como plata, hierro y agua.
La cantidad de calor se define como la energía cedida o absorbida por un cuerpo cuando su temperatura varía. Está relacionada con el calor específico de la sustancia, que es la cantidad de calor necesaria para variar la temperatura de 1 gramo de la sustancia en 1°C. La fórmula para calcular la cantidad de calor es Q=c*m*(Tf-Ti), donde c es el calor específico, m la masa, Ti la temperatura inicial y Tf la temperatura final. Existen diversas unidades para medir el calor como Joules, Calorías y
El documento habla sobre calorimetría, que es la medición del calor. Explica conceptos como temperatura, calor, calor específico y calor latente de fusión y vaporización. También presenta la ecuación Q=c·m(Tf-Ti) para calcular la cantidad de calor involucrada en un cambio de temperatura, y diagramas de temperatura vs calor para ilustrar procesos térmicos.
Este documento explica conceptos fundamentales de calor y temperatura, incluyendo:
1) La temperatura mide la agitación molecular y se mide en grados centígrados;
2) El calor es una forma de energía que se transfiere cuando se calienta o enfría un objeto;
3) La cantidad de calor necesaria depende de la masa, cambio de temperatura y calor específico del material.
Este documento describe el movimiento armónico simple. Explica que es un movimiento periódico y oscilatorio alrededor de una posición de equilibrio. Define los elementos clave como el periodo, amplitud, frecuencia y frecuencia angular. También presenta las ecuaciones del movimiento armónico simple y la ley de Hooke, así como el cálculo del periodo, energía cinética, energía potencial y energía total.
Este documento trata sobre la dinámica rotacional y contiene secciones sobre la energía cinética de rotación, la inercia rotacional, el momento de inercia, y el momento angular. Explica que la energía cinética de rotación es la energía del movimiento rotacional, y que el momento de inercia mide la inercia rotacional de un objeto. También describe que cuanto más lejos esté la mayor parte de la masa del eje de rotación, mayor será la inercia rotacional.
1. La cantidad de movimiento es una magnitud vectorial definida como el producto de la masa de un cuerpo y su velocidad.
2. La ley de conservación de la cantidad de movimiento establece que la cantidad de movimiento total de un sistema aislado no cambia con el tiempo, aunque puede redistribuirse entre las partículas del sistema.
3. Durante una colisión, la cantidad de movimiento total del sistema formado por los cuerpos que colisionan se mantiene constante, aunque las velocidades de los cuerpos individuales pueden cambiar.
El documento trata sobre el trabajo mecánico. Define el trabajo como una medida cuantitativa de la transferencia de movimiento ordenado de un cuerpo a otro mediante la acción de una fuerza. Explica el trabajo de una fuerza constante y variable, así como el teorema del trabajo y la energía. También cubre conceptos como la energía cinética, la potencia y provee ejemplos para ilustrar estos conceptos.
Este documento presenta información sobre dinámica, incluyendo fuerzas de fricción, las leyes de Newton y la gravitación universal. Explica conceptos como sistemas de referencia inerciales, interacción de cuerpos, fuerza normal, diagrama de cuerpo libre, rozamiento estático y cinético, y aplicaciones de las leyes de Newton para sistemas mecánicos.
El documento trata sobre la cinemática, que estudia el movimiento de los cuerpos sin considerar las causas. Explica conceptos como velocidad, aceleración, movimiento rectilíneo uniforme y uniformemente variado. También clasifica los tipos de movimiento según su trayectoria, orientación y rapidez. Presenta fórmulas para calcular la velocidad media, instantánea, aceleración media e instantánea y provee ejemplos de su aplicación.
Este documento presenta conceptos básicos de estática, incluyendo la definición de cuerpo rígido, tipos de fuerzas como fuerzas de contacto y de campo, y las tres leyes de Newton. También describe conceptos como línea de acción, punto de aplicación, y fuerzas de acción y reacción. Finalmente, presenta ejemplos numéricos para ilustrar los principios de equilibrio de fuerzas y sistemas de cuerpos.
La refracción ocurre cuando la luz pasa de un medio a otro, cambiando su velocidad y dirección. La ley de Snell describe la refracción a través de la relación entre los senos de los ángulos de incidencia y refracción, divididos por los índices de refracción de los medios. El índice de refracción mide cómo la velocidad de la luz cambia entre medios. La refracción distorsiona la visión y causa fenómenos como la dispersión y la reflexión interna total.
Este documento describe conceptos básicos de la biofísica de la audición, incluyendo:
1) El sonido es una onda mecánica longitudinal que requiere un medio elástico como el aire para propagarse.
2) La velocidad del sonido depende de factores como la densidad y elasticidad del medio, siendo más rápida en medios más elásticos y menos densos.
3) El oído humano percibe sonidos entre 20 Hz y 20 kHz a través de varias estructuras como el oído externo, med
Este documento resume los conceptos fundamentales de hidrodinámica y su aplicación al estudio de la sangre. Explica brevemente la hidrodinámica, los tipos de flujo laminar y turbulento, y las ecuaciones de continuidad y Bernoulli. También cubre conceptos como viscosidad y su efecto en el flujo sanguíneo a través de ductos y vasos.
Este documento resume los conceptos fundamentales de hidrodinámica y su aplicación al estudio de la sangre. Explica brevemente la hidrodinámica, los tipos de flujo laminar y turbulento, y las ecuaciones de continuidad y Bernoulli que describen el movimiento de los fluidos. También cubre conceptos como la viscosidad y su efecto en el flujo sanguíneo a través de ductos y vasos.
Este documento presenta los conceptos fundamentales de hidrostática e hidrodinámica. Introduce fluidos, densidad, presión hidrostática, ley de Pascal, principio de Arquímedes y tensión superficial. Explica que la hidrostática estudia fluidos en reposo mientras que la hidrodinámica se enfoca en fluidos en movimiento. Presenta ecuaciones como la de continuidad y Bernoulli para describir el flujo de fluidos.
Este documento trata sobre el trabajo mecánico y la velocidad metabólica del cuerpo humano. Define conceptos como trabajo, energía potencial, energía cinética y potencia, y explica cómo se aplican a la biomecánica. También cubre cómo calcular la velocidad metabólica midiendo el oxígeno consumido y la energía liberada, y explica que la tasa metabólica mide la velocidad a la que un organismo utiliza energía disponible.
Este documento presenta conceptos básicos de cinemática y biomecánica. Explica que la cinemática se ocupa de describir el movimiento sin considerar sus causas, definiendo magnitudes como posición, velocidad, aceleración y tiempo. Clasifica los movimientos según su trayectoria, rapidez y orientación. También introduce conceptos de sistema de referencia, vector de posición, postura, velocidad media y leyes de Newton sobre fuerzas.
Este documento define el momento de torsión y explica cómo se calcula. Se define como la tendencia a producir un cambio en el movimiento rotacional y depende de la magnitud y dirección de la fuerza aplicada y su ubicación respecto al eje de rotación. Se dan ejemplos de cálculos de momento de torsión y se explica que depende de la fuerza, la distancia al eje y que puede ser positivo o negativo. Finalmente, se explica el equilibrio traslacional, rotacional y total.
Este documento presenta conceptos básicos de bioestática, incluyendo las definiciones de fuerza, cuerpo rígido y equilibrio. Explica que una fuerza es una interacción entre cuerpos que puede causar cambios en la velocidad o forma. Describe dos tipos de fuerzas: de contacto (como la normal y la fricción) y de campo (como la gravitacional). También cubre propiedades y operaciones con fuerzas como suma vectorial y componentes. Incluye ejemplos de problemas de suma y componentes de fuerzas musculares.
El documento presenta conceptos básicos de bioestadística y vectores. Introduce la medición de longitud y desplazamiento, explicando que la longitud es una cantidad escalar mientras que el desplazamiento es una cantidad vectorial que contiene magnitud y dirección. También explica cómo identificar direcciones usando referencias al este, norte, oeste y sur, y cómo representar vectores usando coordenadas polares y rectangulares. Finalmente, muestra ejemplos de cómo calcular componentes de vectores y la fuerza resultante de vectores perpendiculares.
El documento presenta información sobre magnitudes y unidades físicas. Explica que una cantidad física es una propiedad cuantificable de un fenómeno o sustancia, y que una unidad es la cantidad con la que se compara otra para expresar su valor. Luego describe las siete unidades fundamentales del Sistema Internacional (SI) de unidades, incluyendo el metro, kilogramo y segundo. Finalmente, ofrece ejemplos de conversiones de unidades y el uso adecuado de cifras significativas en mediciones y cálculos.
Este documento presenta información sobre ondas electromagnéticas. Cubre temas como ondas electromagnéticas, las características y el espectro electromagnético, incluido el espectro de luz visible. También discute los niveles de energía de las ondas electromagnéticas, la ionización, los tipos de radiación ionizante y sus niveles.
Este documento presenta información sobre la ley de Ampere, la ley de Faraday y conceptos relacionados como el campo magnético, la fuerza magnética y la corriente inducida. Incluye ejemplos de cálculo de campo magnético, fuerza magnética, momento de torsión y flujo magnético. El documento está destinado a estudiantes de física y contiene orientaciones, contenidos temáticos y explicaciones teóricas con ilustraciones.
4. Calor definido como energía
El calor no es la energía que absorben o entregan entre los cuerpos o
El calor no es la energía que absorben o entregan entre los cuerpos o
sistemas.
sistemas.
La pérdida de calor por carbones calientes es igual a la que gana el
La pérdida de calor por carbones calientes es igual a la que gana el
agua.
agua.
Agua fría Equilibrio térmico
Carbones
calientes
5. Unidades de calor
Una caloría (1 cal) es la cantidad de calor que se requiere
para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1 C0.
Ejemplo
10 calorías de calor elevarán la
temperatura de 10 g de agua en 10
C0.
Una kilocaloría (1 kcal) es la cantidad de calor que se
requiere para elevar la temperatura de 1 kg de agua en 1 C 0.
6. La unidad SI de calor
Dado que el calor es energía, el joule es la unidad preferida.
Entonces, la energía mecánica y el calor se miden en la misma
unidad fundamental.
Comparaciones de unidades de calor :
1 cal = 4.186 JJ
1 cal = 4.186 1 Btu = 778 ft lb
1 Btu = 778 ft lb
1 Btu = 252 cal
1 Btu = 252 cal
1 kcal = 4186 JJ
1 kcal = 4186
1 Btu = 1055 JJ
1 Btu = 1055
7. Temperatura y cantidad de calor
El efecto del calor sobre la temperatura
depende de la cantidad de materia 200C 220C
calentada.
A cada masa de agua en la figura se
aplica la misma cantidad de calor.
600 g
La masa más grande experimenta
un aumento más pequeño en 200C 300C
temperatura.
200 g
8. Capacidad Calorífica
La capacidad calorífica de una sustancia es el calor
que se requiere para elevar la temperatura un
grado.
Plomo Vidrio Al Cobre Hierro
1000C 1000C 1000C 1000C 1000C
37 s 52 s 60 s 83 s 90 s
Capacidades caloríficas con base en el tiempo para
calentar de cero a 1000C. ¿Cuál tiene la mayor
capacidad calorífica?
9. Capacidad calorífica (continúa)
Todas a 100 00Cse colocan en un bloque de parafina
Todas a 100 C se colocan en un bloque de parafina
Plomo Vidrio Al Cobre Hierro
Las bolas de hierro y cobre funden la parafina y salen
del otro lado; otras tienen capacidades caloríficas
menores.
10. Capacidad calorífica específica
La capacidad calorífica específica de un material es la cantidad de calor
La capacidad calorífica específica de un material es la cantidad de calor
necesario para elevar la temperatura de una unidad de masa en un grado.
necesario para elevar la temperatura de una unidad de masa en un grado.
Q
c= ; Q = mc∆t
m∆t
Agua: cc= 1.0 cal/g C00o 1 Btu/lb F00 o 4186 J/kg K
Agua: = 1.0 cal/g C o 1 Btu/lb F o 4186 J/kg K
Cobre: cc= 0.094 cal/g C00 o 390 J/kg K
Cobre: = 0.094 cal/g C o 390 J/kg K
11. Comparación de unidades de calor: ¿Cuánto calor se necesita
para elevar 1 kg de agua de 0 0C a 100 0C?
La masa de un kg de agua es:
1 kg = 1000 g = 0.454 lbm
Q = mc∆t 1 lbm = 454 g 1 kg
Para agua: c = 1.0 cal/g C0 o 1 Btu/lb
F0 o 4186 J/kg K
12. Ejemplo 1: Una taza de cobre 500 g se llena con 200 g
de café. ¿Cuánto calor se requirió para calentar taza y
café de 20 °C a 96 0C?
1. Dibuje bosquejo del problema.
2. Mencione información dada.
Masa taza mm = 0.500 kg
Masa café mc = 0.200 kg
Temperatura inicial de café y taza: t0 = 200C
Temperatura final de café y taza: tf = 960C
3. Mencione qué debe encontrar:
Calor total para elevar temperatura de café (agua) y taza a 960C.
13. Ejemplo 1(Cont.): ¿Cuánto calor se necesita para calentar taza y café de
20°C a 960C? mm = 0.2 kg; mw = 0.5 kg.
4. Recuerde fórmula o ley aplicable:
Ganancia o pérdida de calor: Q = mc ∆t
5. Decida qué calor TOTAL es el que se requiere
para elevar la temperatura de taza y agua (agua).
Escriba ecuación.
QT = mmcm ∆t + mwcw ∆t
6. Busque calores específicos en tablas:
Cobre: cm = 390 J/kg C0
Café (agua): cw = 4186 J/kg C0
14. Ejemplo 1(Cont.): ¿Cuánto calor se necesita para calentar taza y café
de 20°C a 960C?. mc = 0.2 kg; mw = 0.5 kg.
7. Sustituya info y resuelva el problema:
Cobre: cm = 390 J/kg C0
Café (agua): cw = 4186 J/kg C0
QT = mmcm ∆t + mwcw ∆t
Agua: (0.20 kg)(4186 J/kgC0)(76 C0)
Taza: (0.50 kg)(390 J/kgC0)(76 C0) ∆t = 960C --200C = 76 C00
∆t = 960C 200C = 76 C
QT = 63,600 J + 14,800 J
QT = 78.4 kJ
QT = 78.4 kJ
15. Una palabra acerca de las unidades
Las unidades sustituidas deben ser consistentes con las del valor
elegida de capacidad calorífica específica.
Por ejemplo: Agua cw = 4186 J/kg C0 o 1 cal/g C0
Q = mwcw ∆t
Si usa 1 cal/g C00para c, entonces Q debe
Si usa 1 cal/g C para c, entonces Q debe
estar en calorías yym en gramos.
estar en calorías m en gramos.
Las unidades para Q, m y ∆t deben ser
consistentes con las que se basen en el
valor de la constante c.
Si usa 4186 J/kg C00para c, entonces Q
Si usa 4186 J/kg C para c, entonces Q
debe estar en joules yym en kilogramos.
debe estar en joules m en kilogramos.
16. Conservación de energía
Siempre que haya transferencia de calor dentro de un sistema, la pérdida de
calor por los cuerpos más calientes debe ser igual al calor ganado por los
cuerpos más fríos:
Σ (pérdidas de calor) = Σ (calor ganado)
Σ (pérdidas de calor) = Σ (calor ganado)
Equilibrio térmico
Agua fría
Hierro
caliente
17. Ejemplo 2: Un puñado de perdigones
de cobre se calienta a 900C y luego se
sueltan en 80 g de agua en un vaso a
100C. Si la temperatura de equilibrio es
180C, ¿cuál fue la masa del cobre? te= 180C
cw = 4186 J/kg C0; cs = 390 J/kg C0
aislador
mw = 80 g; tw= 100C; ts = 900C a 900C
Pérdida de calor por perdigón = calor perdigón
ganado por agua 100C
mscs(900C - 180C) = mwcw(180C - 100C) agua a
Nota: las diferencias de temperatura son [alto - bajo] para asegurar valores
absolutos (+) perdido y ganado.
18. Ejemplo 2: (Cont.)
ms = ?
agua a 180C
100C
perdigón a
900C
aislador 80 g de agua
Pérdida de calor por perdigón = calor ganado por agua
mscs(900C - 180C) = mwcw(180C - 100C)
ms(390 J/kgC0)(72 C0) = (0.080 kg)(4186 J/kgC0)(8 C0)
2679 J m = 95.4 g
m = 95.4 g
ms = = 0.0954 kg
s
s
28,080 J/kg
19. Cambio de fase
Cuando ocurre un cambio de fase, sólo hay un cambio en energía
Cuando ocurre un cambio de fase, sólo hay un cambio en energía
potencial de las moléculas. La temperatura es constante durante el
potencial de las moléculas. La temperatura es constante durante el
cambio.
cambio.
Líquid Vaporización
Sólido o Gas
fusió
n
Q = mLf Q = mLv
Términos:
Términos: fusión, vaporización, condensación, calor latente,
fusión, vaporización, condensación, calor latente,
evaporación, punto de congelación, punto de fusión.
evaporación, punto de congelación, punto de fusión.
20. Cambio de Fase
El calor latente de fusión (Lf) de una sustancia
Q
es el calor por unidad de masa que se Lf =
requiere para cambiar la sustancia de la fase m
sólida a la líquida de su temperatura de
fusión. Para agua: L = 80 cal/g = 333,000 J/kg
Para agua: Lf = 80 cal/g = 333,000 J/kg
f
El calor latente de vaporización (Lv) de una
sustancia es el calor por unidad de masa que Q
se requiere para cambiar la sustancia de Lv =
líquido a vapor a su temperatura de ebullición. m
Para agua: Lv = 540 cal/g = 2,256,000 J/kg
Para agua: Lv = 540 cal/g = 2,256,000 J/kg
21. Fundido de un cubo de cobre
El calor Q que se requiere para fundir una sustancia a su temperatura
de fusión se puede encontrar si se conocen la masa y calor latente de
fusión.
Q = mLv
Q = mLv
¿Qué Q
Ejemplo: Para fundir por completo 2 kg de 2 kg
para
cobre a 10400C, se necesita: fundir
Q = mLf = (2 kg)(134,000 J/kg) cobre?
Lf = 134 kJ/kg
Q = 268 kJ
Q = 268 kJ
22. Ejemplo 3: ¿Cuánto calor se necesita para convertir 10 g de hielo a
-200C a 1000C?
Primero, revise gráficamente el proceso como se muestra:
temperatura t
hielo vapor 540 cal/g
1000
C
1 cal/gC0 sólo
vapor
vapor y
80 cal/g agua
00C
sólo agua
hielo y agua
-20 C
0 hiel chielo= 0.5 cal/gC0 Q
o
23. Ejemplo 3 (Cont.): El paso uno es Q1 para convertir 10 g de hielo a
-200C a hielo a 00C (no agua todavía).
Q1 para elevar hielo a 00C: Q1 = mc∆t
-200C 00C
t
1000 Q1 = (10 g)(0.5 cal/gC0)[0 - (-200C)]
C
Q1 = (10 g)(0.5 cal/gC0)(20 C0)
Q1 = 100 cal
Q1 = 100 cal
00C
chielo= 0.5 cal/gC0
-200C hiel
Q
o
24. Ejemplo 3 (Cont.): El paso dos es Q2 para
convertir 10 g de hielo a 00C a agua a 00C.
Q2 para fundir 10 g de hielo a 00C: Q2 =
fusión
mLf
t
1000 Q2 = (10 g)(80 cal/g) = 800 cal
C
Q2 = 800 cal
Q2 = 800 cal
80 cal/g Sume esto a Q1 = 100 cal: 900 cal usadas
00C hasta este punto.
hielo y agua
-20 C
0
Q
25. Ejemplo 3 (Cont.): El paso tres es Q3 para cambiar 10 g de agua a
00C a agua a 1000C.
Q3 para elevar agua a 00C a 1000C.
00C to 1000C Q3 = mc∆t ; cw= 1 cal/gC0
t
Q3 = (10 g)(1 cal/gC0)(1000C - 00C)
1000
C Q3 = 1000 cal
Q3 = 1000 cal
1 cal/gC0
Total = Q1 + Q2 + Q3 = 100
00C +900 + 1000 = 1900 cal
sólo agua
-200C Q
26. Ejemplo 3 (Cont.): El paso cuatro es Q4 para convertir 10 g de
agua a vapor a 1000C? (Q4 = mLv)
Q4 para convertir toda el agua a 1000C
vaporización a vapor a 1000C. (Q = mLv)
Q4 = (10 g)(540 cal/g) = 5400 cal
1000
C
5400 cal Calor total:
800 cal
100 cal 1000 cal 7300 cal
7300 cal
00C vapor y
hielo y sólo agua
-200C hielo agua agua Q
27. Ejemplo 4: ¿Cuántos gramos de hielo a 00C se deben mezclar con
cuatro gramos de vapor para producir agua a 600C?
mi = ?
Hielo: fundir y luego elevar a 600C. Vapor: condensar y
caer a 600C. hiel
o
vapor
Calor total ganado = Pérdida de calor total 4g
miLf + micw∆t = msLv + mscw∆t te = 600C
Nota: Todas las pérdidas y ganancias son valores absolutos
(positivos).
Total ganado: mi(80 cal/g) + mi(1 cal/gC0)(60 C0 - 00C )
Pérdida: (4 g)(540 cal/g) + (4 g)(1 cal/gC0)(100 C0 - 600C )
28. Ejemplo 4 (continuación)
Total ganado: mi(80 cal/g) + mi(1 cal/gC0)(60 C0)
mi = ?
Total perdido: (4 g)(540 cal/g) + (4 g)(1 cal/gC 0)(40 C0)
4g
Calor total ganado = calor total perdido
80mi + 60mi = 2160 g +160 g te = 600C
2320 g
mi = mi = 16.6 g
mi = 16.6 g
140
29. hiel agua
o
Ejemplo 5: Cincuenta gramos de hielo se
mezclan con 200 g de agua inicialmente a 70 0C.
Encuentre la temperatura de equilibrio de la 00C 700C
mezcla. 50 g 200 g
Hielo: funde y eleva a te Agua: cae de 70 a te. te = ?
Calor ganado: miLf + micw∆t ; ∆t = te - 00C
Ganancia = (50 g)(80 cal/g) + (50 g)(1 cal/gC0)(te - 00C )
Ganancia = 4000 cal + (50 cal/g)te
30. Ejemplo 5 (Cont.):
Ganancia = 4000 cal + (50 cal/g)te
Pérdida de calor = mwcw∆t 00C 700C
∆t = 700C - te [alto - bajo] 50 g 200 g
te = ?
Pérdida = (200 g)(1 cal/gC0)(700C- te )
Pérdida = 14,000 cal - (200 cal/C0) te
El calor ganado debe ser igual al calor perdido:
4000 cal + (50 cal/g)te = 14,000 cal - (200 cal/C0) te
31. Ejemplo 5 (Cont.):
El calor ganado debe ser igual al calor perdido:
4000 cal + (50 cal/g)te = 14,000 cal - (200 cal/C0) te
Al simplificar se tiene: (250 cal/C0) te = 10,000 cal
10,000 cal
te = 0
= 40 C
0
250 cal/C 00C
50 g
700C
200 g
ttee = 4000C
= 40 C te = ?
33. CONTENIDO
• TRANSFERENCIA DE CALOR POR
CONDUCCIÓN
• TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN
• TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN
34. Transferencia de calor por
conducción
Conducción es el proceso por el que la energía térmica se
transfiere mediante colisiones moleculares adyacentes dentro de
un material. El medio en sí no se mueve.
Conducción Dirección
De caliente
a frío.
35. Transferencia de calor por convección
Convección es el proceso por el que
la energía térmica se transfiere
mediante el movimiento masivo real
de un fluido calentado.
El fluido calentado se eleva y luego
se sustituye por fluido más frío, lo Convección
que produce corrientes de
convección.
La geometría de las superficies
calentadas (pared, techo, suelo)
afecta significativamente la
convección.
36. Transferencia de calor por radiación
Radiación es el proceso por el
que la energía térmica se
transfiere mediante ondas
electromagnéticas.
Radiación
Sol
37. Corriente calorífica
La corriente calorífica H se define como la cantidad de calor Q
transferida por unidad de tiempo τ en la dirección de mayor temperatura
a menor temperatura.
vapor hiel
o
Q
H= ( J / s)
τ
Unidades típicas son: J/s, cal/s y Btu/h
38. Conductividad térmica
La conductividad térmica k de un
t1 t2
material es una medida de su
habilidad para conducir calor.
∆t = t2 - t1
Q kA∆t QL
H= = k= J
τ L
Aτ ∆t
Unidades =
s ⋅ m ⋅ C°
39. Las unidades SI para conductividad
Calient Frío QL
e k=
Aτ ∆t
Para cobre: kk= 385 J/s m C00
Para cobre: = 385 J/s m C
En unidades SI, por lo general mediciones pequeñas de longitud L y
En unidades SI, por lo general mediciones pequeñas de longitud L y
área A se deben convertir a metros yy metros cuadrados,
área A se deben convertir a metros metros cuadrados,
respectivamente, antes de sustituir en fórmulas.
respectivamente, antes de sustituir en fórmulas.
40. Unidades antiguas de
conductividad
∆t = 1 F0
Unidades antiguas, todavía activas, usan
τ=1h mediciones comunes para área en ft2,
A=1 ft2 tiempo en horas, longitud en pulgadas y
cantidad de calor en Btu.
Q=1 Btu
L = 1 in. k de vidrio = 5.6 Btu in/ft2h F0
Tomado literalmente, esto significa que, para una placa de vidrio
de 1 in de espesor, cuya área es 1 ft2 y cuyos lados difieren en
temperatura por 1 F0, el calor se conducirá a la tasa de 5.6 Btu/h.
41. Conductividades térmicas
A continuación se dan ejemplos de los dos sistemas de
unidades para conductividades térmicas de materiales:
Material J/s ⋅ m ⋅ C o
Btu ⋅ in/ft 2 ⋅ h ⋅ F0
Cobre: 385 2660
Concreto o vidrio: 0.800 5.6
0.040 0.30
Tablero de corcho:
42. Ejemplos de conductividad térmica
Comparación de corrientes caloríficas para condiciones
similares: L = 1 cm (0.39 in); A = 1 m 2 (10.8 ft2); ∆t = 100 C0
2050 kJ/s 4980 Btu/h
Aluminio:
3850 kJ/s 9360 Btu/h
Cobre:
Concreto o vidrio: 8.00 kJ/s 19.4 Btu/h
Tablero de corcho: 0.400 kJ/s 9.72 Btu/h
43. Ejemplo 1: Una gran ventana de vidrio mide 2 m de
ancho y 6 m de alto. La superficie interior está a 20 0C
y la superficie exterior a 12 0C. ¿Cuántos joules de
calor pasan a través de esta ventana en una hora?
Suponga L = 1.5 cm y que k = 0.8 J/s m C0.
A = (2 m)(6 m) = 12 m2
200C 120C
Q kA∆ t kA∆ tτ
H= = ; Q= A
τ=1h
τ L L Q=
¿?
Q = 18.4 MJ
Q = 18.4 MJ ∆t = t2 - t1
= 8 C0
0.015 m
44. Ejemplo 2: La pared de una planta
congeladora está compuesta de 8 cm de
tablero de corcho y 12 cm de concreto sólido.
La superficie interior está a -200C y la
superficie exterior a +250C. ¿Cuál es la
temperatura de la interfaz ti?
ti
H H -20 C 250C
0
k1 ti − (−200 =k A 0 C - ti
Nota:
A corcho 25concreto
C) 2
= HA
L1 0 L
k1 (ti + 20 C) k2 (25 C - ti )
0 2
= Flujo
L1 L2 estacionario
8 cm 12 cm
45. Ejemplo 2 (Cont.): Encontrar la temperatura de interfaz
para una pared compuesta.
k1 (ti + 200 C) k2 (250 C - ti )
= ti
L1 L2 -20 C
0
250C
Al reordenar factores se obtiene:
k1L 2 HA
(ti + 200 C) = (250 C - ti )
k2 L1
k1L 2 (0.04 W/m ⋅ C0 )(0.12 m)
= = 0.075 Flujo
k2 L1 (0.8 W/m ⋅ C )(0.08 m)
0 estacionario
8 cm 12 cm
46. Ejemplo 2 (Cont.): Al simplificar se obtiene:
ti
(0.075)(ti + 20 C) = (25 C - ti )
0 0 -200C 250C
0.075ti + 1.50C = 250C - ti
HA
De donde: tit = 21.90C
= 21.90C
i
Conocer la temperatura de interfaz ti Flujo
estacionario
permite determinar la tasa de flujo de calor
por unidad de área, H/A. 8 cm 12 cm
La cantidad H/A es igual para corcho o concreto:
Q kA∆t H k ∆t
H= = ; =
τ L A L
47. Ejemplo 2 (Cont.): Flujo estacionario constante.
H/A es constante en el tiempo, de modo ti
-20 C
0
250C
que diferentes k producen diferentes ∆t
Corcho: ∆t = 21.90C - (-200C) = 41.9 C0
HA
Concreto: ∆t = 250C - 21.90C = 3.1 C0
Flujo
Q kA∆t H k ∆t estacionario
H= = ; = 8 cm 12 cm
τ L A L
Dado que H/A es el mismo, elija sólo concreto:
H
H k ∆t
= =
(0.8 W/mC 0 )(3.1 C 0 ) = 20.7 W/m 2
A L 0.12 m A
48. Ejemplo 2 (Cont.): Flujo estacionario constante.
t i
-200C 250C
H
= 20.7 W/m 2
HA
A
Corcho: ∆t = 21.90C - (-200C) = 41.9 C0 Flujo
estacionario
Concreto: ∆t = 250C - 21.90C = 3.1 C0 8 cm 12 cm
Note que 20.7 Joules de calor por segundo pasan
a través de la pared compuesta. Sin embargo, el
intervalo de temperatura entre las caras del corcho Si A = 10 m2, ,el flujo de
Si A = 10 m2 el flujo de
es 13.5 veces más grande que para las caras del calor en 1 h sería ______
calor en 1 h sería ______
concreto.
745 kW
49. Radiación
La tasa de radiación R es la energía emitida por unidad de área por
unidad de tiempo (potencia por unidad de área).
Q P P
Tasa de radiación (W/m ):
2
R= = R = = eσ T 4
τA A A
Emisividad, e : :
Emisividad, e 0>e >1
0>e >1
Constante de Stefan-Boltzman:
Constante de Stefan-Boltzman: σ = 5.67 xx
σ = 5.67
10-8-8W/m·K44
10 W/m·K
50. Ejemplo 3: Una superficie esférica de 12 cm de
radio se calienta a 627 0C. La emisividad es 0.12.
¿Qué potencia se radia? Encuentre
potencia radiada
A = 4π R = 4π (0.12 m)
2 2
A = 0.181 m2 A
T = 627 + 273; T = 900 K
P = eσ AT 4 6270C
P = (0.12)(5.67 x 10 W/mK )(0.181 m )(900 K)
-8 4 2 4
Potencia radiada desde la superficie: P = 808 W
P = 808 W