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over 3 years ago
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PRINCIPIOS FÍSICOS 2
- Ecuación de la energía (primera ley de la
termodinámica)
- Rama de la física que trata de la
transformación entre el calor y el trabajo.
- Puede ser enunciada de muchas formas
- como
- La energía no puede ser creada ni destruida",
- La energía no puede ser creada ni destruida",
- como
- Se utiliza
- en
- Los procesos de refrigeración
- Especialmente
cuando
- Se enuncia como el siguiente balance de energía
- La energia agregada a un sistema (Eent), menos la
energia removida del sistema (Esal), es igual al cambio
de energia (Ecamb) en el sistema.
- Como ecuación de la energía
- Para cualquier sistema
- Se convierte en
- Cambio de energia = energia agregada - energia removida
- Ecamb= Eent - Esal
- Ecamb= Eent - Esal
- Cambio de energia = energia agregada - energia removida
- Sistema puede referirse a cualquier
cuerpo o grupo de cuerpos
relacionados entre si.
- Ejemplo
- El aire contenido en una habitación
- Un evaporador de refrigeración
- El gas que fluye a través de un compresor
- El aire contenido en una habitación
- La energía que se agrega (que entra) o se remueve (que sale) del
sistema, puede encontrarse ya sea en forma
- de
- Calor
- Trabajo
- Ambos
- Calor
- de
- Ejemplo
- Se convierte en
- Para cualquier sistema
- Como ecuación de la energía
- La energia agregada a un sistema (Eent), menos la
energia removida del sistema (Esal), es igual al cambio
de energia (Ecamb) en el sistema.
- Se enuncia como el siguiente balance de energía
- Especialmente
cuando
- Los procesos de refrigeración
- en
- Rama de la física que trata de la
transformación entre el calor y el trabajo.
- Liquidos, vapores y cambio de estado
de los mismos
- Las sutancias
- Pueden existir
- En 3 diferentes estados
- Sólido
- Líquido
- O vapor (gas)
- Sólido
- En 3 diferentes estados
- Cuando se transforman
- De liquido a vapor (ebullicion),
- Se demuestra más claro en el
siguiente experimento
- A) Condición inicial
(liquido subenfriado)
- B) Se agrega calor, la temperatura
aumenta (Iiquido subenfriado).
- C) Se agrega calor, el Iiquido alcanza el punta de
ebuIlición (Líquido saturado).
- D) Se agrega calor, el liquido empieza a
transformarse en vapor, no hay aumento de la
temperatura.
- E) Se agrega calor, todo el liquido se evapora
(vapor saturado)
- F) Se agrega calor, aumenta la temperatura del vapor (vapor
sobrecalentado).
- EI liquido subenfriado es un liquido cuya tem-
peratura es inferior a la de su punto de ebullicion.
- EI liquldo saturado y el vapor saturado son el liquido y el vapor en
el punto de ebullicion (punto de condensacion). EI vapor
sobrecalentado, es el vapor cuya temperatura es superior a la del
punto de ebullici6n.
- A) Condición inicial
(liquido subenfriado)
- Se demuestra más claro en el
siguiente experimento
- De vapor a liquido (condensación)
- De liquido a vapor (ebullicion),
- Pueden existir
- Las sutancias
- Dependencia de la temperatura de ebullicion con
respecto a la presión
- La conclusion que se puede derivar del experimento
anterior, es que eI agua cambia de estado de un liquido a un
gas a 212°F y 14.7
- Curva de presion temperatura del punto de ebullicion del
agua; se Ie conoce tambien como la curva de presion del
vapor.
- Curva de presion temperatura del punto de ebullicion del
agua; se Ie conoce tambien como la curva de presion del
vapor.
- La conclusion que se puede derivar del experimento
anterior, es que eI agua cambia de estado de un liquido a un
gas a 212°F y 14.7
- La teoria molecular (cinetica) de los
liquidos y los gases
- EI proceso de ebullicion y la dependencia
de la temperatura del punto de ebullición
- Con respecto a
- La presion circundante, puede explicarse haciendo
referencia a
- La teoria molecular (cinetica) de los liquidos y Ios gases.
- La teoria molecular (cinetica) de los liquidos y Ios gases.
- La presion circundante, puede explicarse haciendo
referencia a
- Con respecto a
- Toda la materia está compuesta de particulas
llamadas moleculas.
- Las moleculas de una sustancia estan constantemente en movimiento
- Asímismo
- Fuerzas que
- Mnotivan atracciones mutuas. Mientras mas cerca
estan entre SI las moleculas, mayores son las fuerzas
de atraccion.
- Cuando una sustancia se encuentra en estado liquido, las moleculas estan mas cercanas entre si
que cuando esta en estado gaseoso, y por consiguiente las fuerzas de atraccion son mayores.
- Asimismo
- Las moleculas en estado gaseoso se mueven con mayor rapidez que las moleculas en estad o
liquido, y poseen por lo tanto mayor energia,
- Esta es la razon por la que se requiere calor para hacer hervir un liquido.
- Se requiere
- energfa termica para vencer las fuerzas de atraccion que mantienen a
las rnoleculas relativamente cercanas entre si, de manera que se
separen aun mas y cambien su estado al de un gas
- energfa termica para vencer las fuerzas de atraccion que mantienen a
las rnoleculas relativamente cercanas entre si, de manera que se
separen aun mas y cambien su estado al de un gas
- Se requiere
- Esta es la razon por la que se requiere calor para hacer hervir un liquido.
- Las moleculas en estado gaseoso se mueven con mayor rapidez que las moleculas en estad o
liquido, y poseen por lo tanto mayor energia,
- Asimismo
- Cuando una sustancia se encuentra en estado liquido, las moleculas estan mas cercanas entre si
que cuando esta en estado gaseoso, y por consiguiente las fuerzas de atraccion son mayores.
- Mnotivan atracciones mutuas. Mientras mas cerca
estan entre SI las moleculas, mayores son las fuerzas
de atraccion.
- Fuerzas que
- Asímismo
- Las moleculas de una sustancia estan constantemente en movimiento
- EI proceso de ebullicion y la dependencia
de la temperatura del punto de ebullición
- Condicion saturada, subenfriada y sobrecalentada
- La condicion de presion y temperatura a la cual tiene lugar la ebullicion, se conoce
- Como
- la condicion saturada, y e) punto de ebullicion se conoce
tecnicamente como la temperatura de saturacion y la presion de
saturacion.
- El vapor saturado es vapor a La temperatura de ebullicion
- y
- el liquido saturado es liquido a Latemperatura de ebullicion.
- Cuando la temperatura del vapor es superior a su temperatura de saturacum (punta
de ebullicion), se llama vapor sobrecalentado.
- Y
- Cuando la temperatura del liquido es inferior a su temperatura de saturacion, se llama liquido subenfriado.
- Cuando la temperatura del liquido es inferior a su temperatura de saturacion, se llama liquido subenfriado.
- Y
- Cuando la temperatura del vapor es superior a su temperatura de saturacum (punta
de ebullicion), se llama vapor sobrecalentado.
- el liquido saturado es liquido a Latemperatura de ebullicion.
- y
- El vapor saturado es vapor a La temperatura de ebullicion
- la condicion saturada, y e) punto de ebullicion se conoce
tecnicamente como la temperatura de saturacion y la presion de
saturacion.
- Como
- La condicion de presion y temperatura a la cual tiene lugar la ebullicion, se conoce
- Tablas de las propiedades saturadas
- indican las ternperaturas de saturacion y sus correspondientes
presiones, asl como otras propiedades a las condiciones de saturacion.
- Por otro lado
- En el caso del agua
- Las tablas se conocen comunmente como las tablas de vapor saturado. EI
apendice 3 constituye una tabla abreviada de las propiedades saturadas del agua.
- Ejemplo
- A que temperatura hierve el agua a una presion de 11.5 Ib/pulg2 abs?
- Solucion En el apendice 3 se observa que la
temperatura de saturacion (punto de ebullicion) a
11.5 Ib/puIg2 abs es de 200°F.
- Solucion En el apendice 3 se observa que la
temperatura de saturacion (punto de ebullicion) a
11.5 Ib/puIg2 abs es de 200°F.
- A que temperatura hierve el agua a una presion de 11.5 Ib/pulg2 abs?
- Ejemplo
- Las tablas se conocen comunmente como las tablas de vapor saturado. EI
apendice 3 constituye una tabla abreviada de las propiedades saturadas del agua.
- En el caso del agua
- Por otro lado
- indican las ternperaturas de saturacion y sus correspondientes
presiones, asl como otras propiedades a las condiciones de saturacion.
- Refrigeracion por evaporacion
- EI hecho de que la materia tiene una naturaleza molecular, explica por que una subita dis-
minucion de la presion que rodea a un Iiquido puede hacer que este hierva, dando por resultado un proceso de refrigeracion.
- Cuando una sustancia se encuentra en estado Iiquido
- Ocurre que
- si la presion circundante se hace disminuir subitamente a un valor inferior al de su presion de saturaci6n, el li-
quido empezara a hervir vigorosamente
- para
- pasar al estado gaseoso.
- La velocidad de las moleculas es suficientemente alta para permitirles que escapen
rapidamente a la presion mas baja, pero no a Ia presion original mas elevada.
- La ebulIicion enfriara la sustancia a la temperatura de saturacion correspondiente a la presion
mas baja,
- Cuando el liquido hierve, absorbe su correspondiente calor latente de vaporizaci6n de cualquier
cuerpo circundante, enfriandolo.
- De esta manera se logra la refrigeracion.
- De esta manera se logra la refrigeracion.
- Cuando el liquido hierve, absorbe su correspondiente calor latente de vaporizaci6n de cualquier
cuerpo circundante, enfriandolo.
- La ebulIicion enfriara la sustancia a la temperatura de saturacion correspondiente a la presion
mas baja,
- La velocidad de las moleculas es suficientemente alta para permitirles que escapen
rapidamente a la presion mas baja, pero no a Ia presion original mas elevada.
- pasar al estado gaseoso.
- para
- si la presion circundante se hace disminuir subitamente a un valor inferior al de su presion de saturaci6n, el li-
quido empezara a hervir vigorosamente
- Ocurre que
- Cuando una sustancia se encuentra en estado Iiquido
- EI hecho de que la materia tiene una naturaleza molecular, explica por que una subita dis-
minucion de la presion que rodea a un Iiquido puede hacer que este hierva, dando por resultado un proceso de refrigeracion.
- Determinacion de la cantidad de calor agregado o removido
- Se puede utilizar la ecuacion de la energia (2.1) para determinar que
cantidad de calor se debe agregar 0 extraer de una sustancia para que
cambie de una condicion a otra.
- Los cambios en las condiciones que experimentan los liquidos Y los gases se
llaman procesos.
- En la mayoria de los procesos de refrigeracion, cuando se agrega remueve calor, cambia la ental pia de Ia sustancia. En este caso, la
ecuacion de la energia se convierte en
- En la mayoria de los procesos de refrigeracion, cuando se agrega remueve calor, cambia la ental pia de Ia sustancia. En este caso, la
ecuacion de la energia se convierte en
- Los cambios en las condiciones que experimentan los liquidos Y los gases se
llaman procesos.
- Se puede utilizar la ecuacion de la energia (2.1) para determinar que
cantidad de calor se debe agregar 0 extraer de una sustancia para que
cambie de una condicion a otra.
- Calor sensible y calor latente
- Cuando el calor agregado o extraido de una sustancia
resulta en un cambio de temperatura y ningun cambio de
estado, se tiene entonces que al cambio de entalpia en la
sustancia se Ie llama
- carnbio de calor sensible
- Cuando el calor agregado o removido de una sustancia resulta en un
cambio de estado (a temperatura constante), entonces al cambio de
entalpia en la sustancia
- se Ie llama cambio de calor latente
- Al aumento de entalpia, al efectuarse el cambio
de liquido a vapor
- se Ie llama calor latente de vaporizacion
- Al efecto opuesto, o sea la disminucion de entalpia al efectuarse el
cambio de vapor a liquido
- se le llama calor Iatente de condensación. Es igual al
calor latente de vaporizacion.
- se le llama calor Iatente de condensación. Es igual al
calor latente de vaporizacion.
- Al efecto opuesto, o sea la disminucion de entalpia al efectuarse el
cambio de vapor a liquido
- se Ie llama calor latente de vaporizacion
- Al aumento de entalpia, al efectuarse el cambio
de liquido a vapor
- se Ie llama cambio de calor latente
- Cuando el calor agregado o removido de una sustancia resulta en un
cambio de estado (a temperatura constante), entonces al cambio de
entalpia en la sustancia
- carnbio de calor sensible
- Cuando el calor agregado o extraido de una sustancia
resulta en un cambio de temperatura y ningun cambio de
estado, se tiene entonces que al cambio de entalpia en la
sustancia se Ie llama
- Calor especifico: la ecuacion del calor sensible
- Es la cantida de calor en Btu, necesaria para cambiar la temperatura de
na libra de la sustancia, un grado F (unidades U.S.), a 5 9°F.
- Ecuacion del calor sensible. De la definicion del calor especifico se deduce que la
cantidad de calor necesaria para cambiar libras de una sustancia, de una
temperatura a otra es:
- A esta ecuacion se le llama
- ecuacion del calor sensible
- Ya que
- se aplica tanto a un proceso de calentamiento como a uno de enfriamiento
- En donde
- La temperatura de la sustancia cambia pero no tiene lugar ningun cambio de estado
- La temperatura de la sustancia cambia pero no tiene lugar ningun cambio de estado
- En donde
- se aplica tanto a un proceso de calentamiento como a uno de enfriamiento
- Ya que
- ecuacion del calor sensible
- A esta ecuacion se le llama
- Ecuacion del calor sensible. De la definicion del calor especifico se deduce que la
cantidad de calor necesaria para cambiar libras de una sustancia, de una
temperatura a otra es:
- Es la cantida de calor en Btu, necesaria para cambiar la temperatura de
na libra de la sustancia, un grado F (unidades U.S.), a 5 9°F.
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