guia de laboratorio, fenomenos de transporte
Páginas: 8 (1963 palabras)
Publicado: 29 de marzo de 2013
FENOMENOS DE TRANSPORTE
GUIA DE LABORATORIO
I. OBJETIVOS
• Comprender el principio de conservación de la energía.
• Aplicar el balance de energía a sistemas sencillos (sólidos y fluidos en régimen laminar) y con diferentes geometrías (plana, cilíndrica y esférica) de aplicación en la Ingeniería.
II. MARCO TEORICO
2.1. BALANCE DE ENERGIA APLICADO A UNA ENVOLTURA
Se elige unalámina o envoltura, cuyas superficies son normales a la dirección de conducción de calor; y después se aplica al sistema una forma de la ley de conservación de la energía en condiciones de estado estacionario. [1]
PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA: La primera ley de la termodinámica, también conocida como el principio de conservación de energía, afirma que la energía no puede crearse ni destruirse;solo puede cambiar de forma. Por lo tanto, durante el proceso debe tomarse en cuenta toda diminuta cantidad de energía. El principio de conservación de la energía (o balance de la energía) para cualquier sistema que pasa por cualquier proceso se puede expresar como sigue:
El cambio (aumento o disminución) en la energía total del sistema durante un proceso es igual a la diferencia entre la energíatotal que entra y la energía total que sale del sistema durante ese proceso. Es decir: [2]
(1)
De la ecuación anterior deducimos el balance de energía en la envoltura:
(2)
La energía calorífica puede entrar o salir del sistema por el mecanismo de conducción del calor, de acuerdo con la ley de Fourier. También, puede entrar o salir delsistema, energía calorífica debido al movimiento global del fluido; este tipo de transporte se denomina a veces transporte convectivo, y la energía que entra o sale por este medio se llama generalmente entrada o salida de calor sensible. La energía calorífica puede producirse por degradación de energía eléctrica, por disminución de la velocidad de neutrones o fragmentos nucleares liberados en losprocesos de fisión, por degradación de energía mecánica y por conversión de energía química en calor.
La ecuación (2) es una forma restringida de balance de energía, pues no se hace mención de la energía cinética, potencial, ni del trabajo, pero resulta útil para el planteamiento y resolución de diversos problemas de conducción de calor en estado estacionario en sólidos y fluidos nocompresibles. [1]
Al escribir la ecuación (2) para un sistema consistente en una delgada lámina o envoltura, el espesor de esta puede hacerse tender hacia cero. Este procedimiento conduce finalmente a una ecuación diferencial para la distribución de temperatura. Al integrar esta ecuación diferencial, aparecen unas constantes de integración que pueden evaluarse utilizando condiciones limite. Los tipos decondiciones limite más frecuente son:
III. BALANCE DE ENERGIA
CONCEPTOS BÁSICOS:
Sistema: Cualquier masa de material o parte de equipo especificados arbitrariamente. Un sistema se define circundándolo con una frontera. Un sistema cerrado por el cual no hay transferencia de masa se denomina sistema cerrado o sistema sin flujo, en contraposición a un sistema abierto o sistema con flujo, enel cuál se permite el intercambio de masa. Toda masa o equipos externos al sistema definido se designan como entorno. Al resolver un problema se debe definir claramente el sistema y su entorno.
Propiedad: es una característica de un materia la cuál se puede medir, como volumen, presión, temperatura etc.., o que se puede calcular
Propiedad extensiva(variable, parámetro): es aquella cuyo valordepende de la cantidad de material y es aditiva, por ejemplo el volumen y la masa son propiedades extensivas.
Propiedad intensiva(variable, parámetro): es aquella cuyo valor no es aditivo y no varía con la cantidad de material, ejemplo temperatura, presión, densidad.
Estado: es el conjunto de propiedades de los materiales en un momento dado. El estado de un sistema no depende de la forma o la...
GUIA DE LABORATORIO
I. OBJETIVOS
• Comprender el principio de conservación de la energía.
• Aplicar el balance de energía a sistemas sencillos (sólidos y fluidos en régimen laminar) y con diferentes geometrías (plana, cilíndrica y esférica) de aplicación en la Ingeniería.
II. MARCO TEORICO
2.1. BALANCE DE ENERGIA APLICADO A UNA ENVOLTURA
Se elige unalámina o envoltura, cuyas superficies son normales a la dirección de conducción de calor; y después se aplica al sistema una forma de la ley de conservación de la energía en condiciones de estado estacionario. [1]
PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA: La primera ley de la termodinámica, también conocida como el principio de conservación de energía, afirma que la energía no puede crearse ni destruirse;solo puede cambiar de forma. Por lo tanto, durante el proceso debe tomarse en cuenta toda diminuta cantidad de energía. El principio de conservación de la energía (o balance de la energía) para cualquier sistema que pasa por cualquier proceso se puede expresar como sigue:
El cambio (aumento o disminución) en la energía total del sistema durante un proceso es igual a la diferencia entre la energíatotal que entra y la energía total que sale del sistema durante ese proceso. Es decir: [2]
(1)
De la ecuación anterior deducimos el balance de energía en la envoltura:
(2)
La energía calorífica puede entrar o salir del sistema por el mecanismo de conducción del calor, de acuerdo con la ley de Fourier. También, puede entrar o salir delsistema, energía calorífica debido al movimiento global del fluido; este tipo de transporte se denomina a veces transporte convectivo, y la energía que entra o sale por este medio se llama generalmente entrada o salida de calor sensible. La energía calorífica puede producirse por degradación de energía eléctrica, por disminución de la velocidad de neutrones o fragmentos nucleares liberados en losprocesos de fisión, por degradación de energía mecánica y por conversión de energía química en calor.
La ecuación (2) es una forma restringida de balance de energía, pues no se hace mención de la energía cinética, potencial, ni del trabajo, pero resulta útil para el planteamiento y resolución de diversos problemas de conducción de calor en estado estacionario en sólidos y fluidos nocompresibles. [1]
Al escribir la ecuación (2) para un sistema consistente en una delgada lámina o envoltura, el espesor de esta puede hacerse tender hacia cero. Este procedimiento conduce finalmente a una ecuación diferencial para la distribución de temperatura. Al integrar esta ecuación diferencial, aparecen unas constantes de integración que pueden evaluarse utilizando condiciones limite. Los tipos decondiciones limite más frecuente son:
III. BALANCE DE ENERGIA
CONCEPTOS BÁSICOS:
Sistema: Cualquier masa de material o parte de equipo especificados arbitrariamente. Un sistema se define circundándolo con una frontera. Un sistema cerrado por el cual no hay transferencia de masa se denomina sistema cerrado o sistema sin flujo, en contraposición a un sistema abierto o sistema con flujo, enel cuál se permite el intercambio de masa. Toda masa o equipos externos al sistema definido se designan como entorno. Al resolver un problema se debe definir claramente el sistema y su entorno.
Propiedad: es una característica de un materia la cuál se puede medir, como volumen, presión, temperatura etc.., o que se puede calcular
Propiedad extensiva(variable, parámetro): es aquella cuyo valordepende de la cantidad de material y es aditiva, por ejemplo el volumen y la masa son propiedades extensivas.
Propiedad intensiva(variable, parámetro): es aquella cuyo valor no es aditivo y no varía con la cantidad de material, ejemplo temperatura, presión, densidad.
Estado: es el conjunto de propiedades de los materiales en un momento dado. El estado de un sistema no depende de la forma o la...
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