Termodinamica 2

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)
FACULTAD DE GEOLOGIA MINAS METALURGIA Y CIENCIAS
GEOGRAFICAS
UNIDAD DE POSTGRADO

GEOMETALURGIA
Termodinámica Metalurgica Aplicada a los Minerales
2015 - 1

INTRODUCCION
EL BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA ES EL CORAZON DE TODO PROCESO
METALURGICO
EL BALANCE DE MATERIA GOBIERNA TODAS LAS ENTRADAS Y SALIDAS DE UNAOPERACIÓN O PROCESO UNITARIO
EL BALANCE DE ENERGIA INFORMA AL INGENIERO DE DISEÑO O AL OPERADOR DE
PLANTA SOBRE LOS REQUERIMIENTOS TERMICOS DE CADA ETAPA O PROCESO
(CALENTAMIENTO O ENFRIAMIENTO)
LA CONCEPCION DE UN PROCESO DEPENDE DE UN BALANCE ENERGETICO
FAVORABLE
LA AUSENCIA DE UN BALANCE DE MATERIA O ENERGIA PUEDE RESULTAR EN
PERDIDAS IMPORTANTES PARA LA COMPAÑÍA
UN BALANCE APROPIADO DE MASA YENERGIA SE PUEDE USAR PARA EL
DESARROLLO DE UN NUEVO PROCESO
EL BALANCE DE ENERGIA PUEDE RESPONDER A PREGUNTAS COMO:
Cuanto vapor es necesario generar para alcanzar una temperatura dada?
A que temperatura debemos operar un proceso para que sea posible?
Cual es la presión de gas necesario para que un proceso sea eficiente?
Que cuidados debo tener para mezclar un soluto con un solvente , cuya mezclagenere calor (acido sulfúrico en agua)?

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA (1)

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA (2)

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA (4)

(1) Sólido
(2) Líquido
(3) Gaseoso
(4) Plasma

Diagrama de Fases: Dióxido de Carbono en función de presión y temperatura.

ESTADOS DE AGREGACION DE LA MATERIA (5)

Formas Alotrópicas del Hierro (cambios de fase en un solo estado deagregación)

EQUILIBRIO TERMICO:
Ley de la Termodinámica Anterior a la Primera
“Existe una cantidad escalar TEMPERATURA que es una propiedad de todos los
sistemas termodinámicos (en estados de equilibrio) tal que la igualdad de
temperaturas es una condición necesaria y suficiente para el equilibrio térmico”

Medición de la TEMPERATURA
o Propiedades de los cuerpos que se pueden aprovechar:
• Volumende un liquido
• Longitud de una varilla metálica
• Resistencia eléctrica de alambres
• Presión de una gas (a Volumen constante)
• Volumen de un gas (a Presión constante)
• Color del filamento de una lámpara
o Todos ellos pueden cambiar en función directa de la
temperatura

Medida de los Cambios de Calor - TEMPERATURA
Termómetro Calibrado (mercurio en capilar de vidrio)
Termómetro de resistenciade platino
Termómetro Beckman (Puntos de congelación)
Termopar o termocuplas y Termistores
Pirómetros ópticos y Conos pirométricos
Escalas de Medida de la TEMPERATURA: Grados
o KELVIN: Absoluta o Termodinámica (ºK)
o FARENHEIT: Relativa (ºF)
Punto de Fusión del Hielo = 32.0 ºF
Punto de Ebullición del Agua = 212.0 ºF
o CELCIUS: Relativa (ºC)
Punto de Fusión del Hielo = 0.0 ºC
Punto de Ebullición delAgua = 100.0 ºC
(Vapor y Agua en equilibrio térmico)
o PUNTO TRIPLE DEL AGUA = 0.01 ºC

ESTADOS DE AGREGACION DEL AGUA
EN FUNCION DE LA TEMPERATURA
La unidad de calor “Q” se define cuantitativamente en función de cierto
cambio producido en un cuerpo durante un proceso especificado
Si elevamos la temperatura de 1 Kg de agua desde 14.5 hasta 15.5ºC,
podemos decir que se ha agregado al sistema1,000 calorías (1 Kcal), de modo
que el “ratio” de la cantidad de calor aplicado ΔQ y su correspondiente
elevación de temperatura ΔT se denomina CAPACIDAD CALORIFICA “C” del
cuerpo, esto es: C= ΔQ/ ΔT
C por unidad de masa del cuerpo se denomina CALOR ESPECIFICO “c” y depende del
material de que esta compuesto el cuerpo, esto es:

c = C/m = ΔQ/mΔT
“C” y “c” no son constantes, sino
que dependen delintervalo de
temperatura que se considere

CALOR
• Es la energía que fluye de un cuerpo a otro debido a
que hay entre ellos una diferencia de TEMPERATURA
entre ellos.
• Se ha demostrado experimentalmente que al
convertir cierta cantidad definida de Energía
Mecánica en calor siempre se produce la misma
cantidad de calor determinándose las siguientes
equivalencias practicas:
1 Kcal = 3.968 Btu =...