Calorimetría y Transferencia de Calor Ayudantía Nº2 Calorimetría y Transferencia de Calor

Principios de la Calorimetría 1er Principio: Cuando 2 o más cuerpos con temperaturas diferentes son puestos en contacto, ellos intercambian calor entre sí hasta alcanzar el equilibrio térmico. Luego, considerando un sistema térmicamente aislado, "La cantidad de calor recibida por unos es igual a la cantidad de calor cedida por los otros". 2do Principio: "La cantidad de calor recibida por un sistema durante una transformación es igual a la cantidad de calor cedida por él en la transformación inversa". Ayudante: Diego Rodríguez N. - diegorodriguez.ublog.cl - diego.rodriguez@mail.udp.cl

OJO: La Cantidad de calor requerida depende de la naturaleza del material por ejemplo: Se requieren 4190 J de calor, para elevar la temperatura de 1kg de agua por cada 1ºC, pero solo 910 J para elevar en 1ºC la temperatura de 1kg de aluminio El calor especifico del agua es aproximadamente 4190 J/kg x K 1cal/g x Cº Tabla de medidas 1 cal = 4.186 J 1kcal = 1000 cal = 4186 J Ayudante: Diego Rodríguez N. - diegorodriguez.ublog.cl - diego.rodriguez@mail.udp.cl

Calor Específico Ayudante: Diego Rodríguez N. - diegorodriguez.ublog.cl - diego.rodriguez@mail.udp.cl

Calor de Transformación (Fusión , Ebullición y Vaporización) Ayudante: Diego Rodríguez N. - diegorodriguez.ublog.cl - diego.rodriguez@mail.udp.cl

Ejercicio Nº1 Si 20 [kg] de agua a 95 [°C] se mezclan con 5 [kg] de hielo a 0 [°C]. ¿ Cuál es la temperatura final de la mezcla? Datos: Lf agua = 79.7 [kcal/kg] = 334·103 [J/kg] el calor específico del agua sólida es 0,5 [cal/g.ºC] = 2090 [J/kg.ºC] el del agua líquida es 1 cal / g.ºC = 4186 [J/kg.ºC] Respuesta: 66.724 ºC Ayudante: Diego Rodríguez N. - diegorodriguez.ublog.cl - diego.rodriguez@mail.udp.cl

Ejercicio Nº2 Se esta diseñando un elemento de circuito electrónico hecho con 23mg de silicio. La corriente que pasa por él agrega energía a razón de 7.4 mW = 7.4 x 10 J/s. Si el diseño no contempla la eliminación de calor del elemento, ¿ con que rapidez aumentara su temperatura? Dato: El Calor especifico del Silicio es de 705 J / kg x Kº Respuesta: 0.46 Kº -3 Ayudante: Diego Rodríguez N. - diegorodriguez.ublog.cl - diego.rodriguez@mail.udp.cl

Transferencia de Calor (H) Conducción: es la transferencia de energía de movimiento molecular dentro de un material, sin movimiento de volúmenes del material. La corriente de calor H en conducción depende del área A por la que fluye el calor, la longitud L del trayecto del flujo de calor, la diferencia de temperatura (Tc – Tf) y la conductividad térmica de k del material H = dQ/dT = k x A x[(Tc - Tf) / L] Ayudante: Diego Rodríguez N. - diegorodriguez.ublog.cl - diego.rodriguez@mail.udp.cl

Ejercicio Nº3 Se suelda un extremo de una barra de acero de 10 cm de longitud al extremo de otra de cobre de 20 cm de longitud cada barra tiene una sección transversal cuadrada de 2 cm de lado. El extremo libre de la barra de acero se pone en contacto con vapor a 100 Cº, y el extremo libre de la barra de cobre, esta con hielo a 0 Cº. Hallar la temperatura en la soldadura y el flujo calorífico por unidad de tiempo total, al alcanzar las condiciones de estacionario. Ayudante: Diego Rodríguez N. - diegorodriguez.ublog.cl - diego.rodriguez@mail.udp.cl

Ejercicio Nº4 Para mantener una cerveza fría en una fiesta se utiliza una caja de poliestireno la superficie total de la paredes, incluyendo la tapa es de 0.8 m2, y el espesor de las mismas es 2.0 cm. La conductividad de l poliestireno es 0.01 J/m x s x Cº. Se llena de hielo y cervez a 0ºC A) ¿ cual es el flujo calorifico por unidad de tiempo atraves de la caja, si la temperatura externa es 30 ºC? B)¿ cuanto hielo se necesita para que 8 horas este derretido el hielo? Datos: L hielo = 335 J/gr Ayudante: Diego Rodríguez N. - diegorodriguez.ublog.cl - diego.rodriguez@mail.udp.cl