PROBLEMAS DE CALOR Intercambio de calor

Transcripción

1 PROBLEMAS DE CALOR Intrcabio d calor En los problas d calor, considraos un sista ADIABÁTICO, no xist intrcabio d calor con l xtrior. Y, por lo tanto, la nrgía quda íntgrant n l sista 1

2 Probla.- Calcular la tpratura final d una zcla d 1 y 5 litros d agua cuyas tpraturas inicials son 8ºC y C rspctivant. V 1 l. HO( calint) HO 1kg. V 5 l. HO( fria) HO 5kg. T 8º C. 353K T º C. 93K C 418J Kg K C 418J Kg K Buscaos la tpratura final o d quilibrio H O calint) H O( fria) ( La nrgía () qu cd l agua calint, la absorb l agua fría y por lo tanto la sua d abas s cro. Tngaos n cunta qu considraos un sista adiabático dond no hay prdidas d calor al xtrior. H O( calint) C HO T T C T T final inicial H O( fria) HO final inicial

3 Sustituios los datos T 353 5kg 418J T 93 1kg 418J Kg K f Kg K f Opraos 418T f T 6137 f Y rsolvos coo si fus una cuación d prir grado 418T f 9T f T f 33K 3º C 418 9

4 Probla.- En un calorítro qu contin 4 g d agua s introduc un trozo d tal d 5 g. a una tpratura d 8 º C. La tpratura inicial dl agua s d 1 ºC y la d quilibrio d la zcla, 1 ºC. Calcula l calor spcifico dl tal. S supon qu l calorítro no absorb calor. T tal C tal 5g,5kg. 8º C. 353K? T C H O 4g. 1º C. ( H O),4kg. 83K 418J Kg K Tquilibrio Tf 1º C. 85K Buscaos l calor spcífico dl tal tal H O tal C tal T T C T T final inicial H O HO final inicial

5 Sustituios los datos , ,5 C tal Opraos C tal Y rsolvos coo si fus una cuación d prir grado C tal C tal , 3 34 J Kg K

6 Probla.- Una bañra contin 5 litros d agua a 5 ºC. Cuánto tipo srá prciso abrir l grifo d agua calint para qu la tpratura final dl agua sa 4 ºC?. Tpratura dl agua calint: 8 ºC.; Caudal dl grifo: 5 l/in. H O?. V 5 l. HO( fria) HO 5kg. T 8º C. 353K T 5º C. 98K C 418J Kg K C 418J Kg K Tquilibrio Tf 4º C. 313K Buscaos la asa d agua qu tndros qu añadir a 8º C. H O calint) H O( fria) ( H O( calint) C HO T T C T T final inicial H O( fria) HO final inicial

7 Sustituios los datos H O ( calint ) 418J Kg K kg 418J Kg K Opraos 167 H O 3135 Y rsolvos coo si fus una cuación d prir grado H O ,75Kg ,75 l. V( volun ) q( caudal) q 5 l t( tipo ) in q V t t V q 18,75 l. 5 l in. 3,75in 3in.45s.

8 CAMBIO DE ESTADO DE LA MATERIA Cuando un curpo alcanza la tpratura d cabio d stado, st coinza, pro intras qu s raliza, la tpratura dl curpo pranc constant. 8

9 CAMBIO DE ESTADO DE LA MATERIA Mintras sucd l cabio d stado, s l pudn suinistrar grands cantidads d nrgía a la sustancia sin qu varí la tpratura. Esto lo xplica la Toría Cinético Molcular T.C.M., la tpratura aunta porqu aunta la nrgía cinética dia d las partículas qu foran una sustancia.. En l caso d un sólido la tpratura auntará con l aunto d sta nrgía cinética, pro al llgar al punto d fusión, los nlacs ntr las partículas han d roprs, las partículas ncsitan suficint nrgía para vncr las furzas atractivas qu antnían unido a la sustancia n su stado sólido, sin qu suponga un aunto d la agitación térica y por lo tanto la Tpratura pranc constant. En l caso dl punto d bullición, las partículas qu n stado líquido aún consrvan nlacs qu las antinn unidas, dbn ropr stos nlacs para consguir l stado gasoso sin qu aunt la nrgía cinética dia y por lo tanto su tpratura. Dfinios calor latnt d fusión L f a la nrgía ncsaria para cabiar 1 kg. d una sustancia d stado sólido a stado líquido o vicvrsa (n st caso st calor srá ngativo).prancindo la tpratura constant. Dfinios calor latnt d vaporización L f a la nrgía ncsaria para cabiar 1 kg. d una sustancia d stado líquido a stado gasoso o vicvrsa (n st caso st calor srá ngativo).prancindo la tpratura constant. 9

10 CALORES LATENTES (kj/kg.) Sustancia L f L v Agua 334,4 57 Etanol Mrcurio 11,3 96 Ploo 4,7 858 Zinc Estos calors latnts stán xprsados n kilojulios por kilograo. La nrgía térica o calor () n st caso no dpnd d la tpratura, y por lo tanto vin dada por la siguint xprsión: L f/v En l caso d qu l cabio d stado sa d sólido a liquido (fusión) o vicvrsa (solidificación) obtndros la siguints xprsions fusión L f solificaci ón L f En l caso d qu l cabio d stado sa d líquido a gas (vaporización) o vicvrsa (condnsación) obtndros la siguints xprsions vaporización L v 1 condnsaci ón L v

11 PROBLEMAS DE CALOR Cabios d stado En los problas d calor, considraos un sista ADIABÁTICO, no xist intrcabio d calor con l xtrior. Y, por lo tanto, la nrgía quda íntgrant n l sista 11

12 Probla.- Si tngo 4l. d agua qu acaban d hrvir. ué cantidad d calor l tngo qu xtrar para convrtirla n hilo a 18ºC? Dbos considrar todas las tapas qu sucdn n l procso, ya qu cada una tin una nrgía térica difrnt. H O líquido H O 1 (1ºC) H O sólido líquido 3 (ºC) H O La tpratura sipr n Klvin, ntoncs (ºC) sólido ( 18ºC) H O líquido H O 1 (373K) H O sólido líquido 3 (73K) H O (73K) sólido (55K) Una vz qu tnos dfinidas las tapas, procdos a calcular l calor () n cada una d llas, las sua d todas nos dará la nrgía dl procso.

13 Calculaos los calors d cada tapa utilizando los calors spcíficos y latnts d las tablas. En l caso d los calors latnts hos d cabiarlos signos. J H O C 167 líquida kg K 1 agua T f T 4kg K J J kg solidifica ción H O Lf 4kg J J H O C 1548 kg K 3 hilo T f T 4kg K J Suaos los calors para obtnr la nrgía final TOTAL 1 3 TOTAL 167J 13376J 1548J 3168J EL SIGNO NEGATIVO SIGNIFICA UE TENEMOS UE EXTRAER CALOR

14 PROPAGACIÓN DEL CALOR El calor s propaga por conducción, por convcción y por radiación. La conducción dl calor s produc prfrntnt cuando la nrgía s transit a través d curpos sólidos. Por jplo, al calntar l xtro d una varilla tálica, las partículas s agitan as y transitn sas vibracions a las partículas qu tinn a su lado, y la tpratura va auntando hacia l otro xtro. Unas sustancias conducn l calor jor qu otras, sto prit clasificarlas n conductoras y aislants dl calor. Por jplo, los tals son uy bunos conductors dl calor, sin bargo la adra, l plástico o l air no son bunos conductors, son aislants. 14

15 PROPAGACION DEL CALOR La convcción dl calor s produc n los líquidos y n los gass porqu sus oléculas s uvn con cirta librtad. La zona qu s calinta, s dilata y al adquirir nor dnsidad ascind. Su lugar s ocupado por las partículas d las zonas as frías. Así s producn unas corrints d gas o d líquido qu ascindn y otras bajan, son las corrints d convcción, iportants para xplicar los fnónos atosféricos, coo calinta la calfacción l intrior d una vivinda, las corrints arinas, coo s calinta n la cocina l líquido d un rcipint, tc La radiación dl calor la producn todos los curpos por l hcho d tnr tpratura, y s ayor cuanto as tpratura tin l curpo. El calor s propaga igual qu la luz, las ondas d radio y d TV, las icroondas, tc., s pud propagar incluso por l vacío, coo ocurr n l Univrso, con l calor qu irradian las strllas. 15

16 Fin Busca nlacs a otras páginas rlacionadas con l ta n