1. TEMA: Aire Hmedo y Calor Sensible Latente.2. OBJETIVOS DE ESTUDIO.

2.1 OBJETIVO GENERAL: Indagar cada uno de los temas de estudio para la aplicacin correspondiente en prcticas de la materia de Refrigeracin y Aire Acondicionado.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS. Resolver ejercicios referentes al tema para una mejor comprensin del mismo. Evaluar la compresin del tema por parte del auditorio.

3. FUNDAMENTO TEORICO.AIRE HUMEDO.La humedad del aire se debe al vapor de agua que se encuentra presente en la atmsfera. El vapor procede de la evaporacin de los mares y ocanos, de los ros, los lagos, las plantas y otros seres vivos. La cantidad de vapor de agua que puede absorber el aire depende de su temperatura. El aire caliente admite ms vapor de agua que el aire fro. El vapor de agua tiene una densidad menor que el aire, luego el aire hmedo (mezcla de aire y vapor) es menos denso que el aire seco. Adems, las sustancias, al calentarse, dilatan, luego tienen menor densidad. El aire caliente que contiene vapor de agua se eleva en la atmsfera. La temperatura de la atmsfera disminuye una media de 0,6 C cada 100 m en adiabtica hmeda, y 1,0 C, en adiabtica seca. Al llegar a zonas ms fras el vapor de agua se condensa y forma las nubes (de gotas de agua o cristales de hielo). Cuando estas gotas de agua o cristales de hielo pesan demasiado caen y originan las precipitaciones en forma de lluvia o nieve.

DENSIDAD DEL AIRE HMEDOEn la ecuacin de estado para el aire hmedo, podemos estimar su densidad:

p, presin [Pa] densidad [kg/m-3] T temperatura absoluta [K], Tv temperatura virtual [K], Rd, constante del gas aire seco, 287 J kg-1 K-1PROPIEDADES FSICAS DEL AIRE HUMEDOa) Temperatura de bulbo seco (BS).La temperatura corrientemente medida por el bien conocido termmetro de mercurio se describe tcnicamente como temperatura seca.b) Temperatura de bulbo hmedo (BH)Se determina esta temperatura colocando un pao sobre el bulbo de un termmetro corriente de mercurio, humedecindolo con agua y haciendo que el aire que deba medirse pase sobre el bulbo mojado a gran velocidad.c) Temperatura del punto de rocoSe denomina punto de roco del aire, o temperatura de roco del aire, la temperatura a la cual empieza a producirse la condensacin del vapor de agua. La representamos con el smbolo Tr.EVALUACIN DE LA HUMEDAD DEL AIRE AMBIENTE.Hay varios modos de estimar la cantidad de vapor en el aire ambiente, cada una de ellas con aplicacin en una ciencia o tcnica especfica son:

HUMEDAD ABSOLUTA.La humedad absoluta es la masa total de vapor de agua existente en el aire por unidad de volumen, y se expresa en gramos por metro cbico de aire. La humedad atmosfrica terrestre presenta grandes fluctuaciones temporales y espaciales.El clculo es:

dnde:Es Humedad AbsolutaEs la masa de vapor de aguaEs el volumen de aireHUMEDAD ESPECFICA.La humedad especfica mide la masa de agua que se encuentra en estado gaseoso en un kilogramo de aire hmedo, y se expresa en gramos por kilogramo de aire (g/kg).RAZN DE MEZCLA.La razn de mezcla o relacin de mezcla, es la cantidad de vapor de agua contenido en el aire medido en gramos de vapor por kilogramo de aire seco (g/kg). En la prctica es muy semejante a la humedad especfica, pero en ciertas aplicaciones cientficas es muy importante la distincin.HUMEDAD RELATIVA.La humedad relativa de una masa de aire es la relacin entre la cantidad de vapor de agua que contiene y la que tendra si estuviera completamente saturada; as cuanto ms se aproxima el valor de la humedad relativa al 100% ms hmedo est.Se calcula as:

dnde:Es la humedad relativa de la mezcla de aire (%).Es la presin parcial de vapor de agua en la mezcla de aire (Pa).Es la presin de saturacin de agua a la temperatura de la mezcla de aire (Pa).INSTRUMENTO DE MEDIDA.El grado o cantidad de humedad de aire se mide con el higrmetro. Cuando el higrmetro marca el 100% se dice que el aire est saturado, es decir, contiene el mximo de humedad y es incapaz de admitir ms vapor de agua.CALOR LATENTE.Calor latente se define como la cantidad de calor que necesita una sustancia para pasar del estado slido a lquido (calor de fusin) o de lquido a gas (calor de vaporizacin) sin cambio de temperatura. Latenteenlatnquiere decirescondido, y se llamaba as porque, al no notarse un cambio de temperaturamientras se produce el cambio de fase (a pesar de aadir calor), ste se quedaba escondido. Un sistema que consiste en formas slida y lquida de determinada sustancia, a una presin constante dada, puede estar en equilibrio trmico, pero nicamente a una temperatura llamadapunto de fusinsimbolizado a veces como . A esta temperatura, se necesita cie6rta cantidad de calor para poderfundircierta cantidad del material slido, pero sin que haya un cambio significativo en su temperatura. A esta cantidad deenerga se le llamacalor de fusin,calor latentede fusin oentalpade fusin, y vara segn las diferentes sustancias. Se denota por.El calor de fusin representa la energa necesaria para deshacer la fase slida que est estrechamente unida y convertirla en lquido. Para convertir lquido en slido se necesita la misma cantidad de energa, por ello el calor de fusin representa la energa necesaria para cambiar del estado slido a lquido, y tambin para pasar del estado lquido a slido.El calor de fusin se mide encal / g. Por ejemplo en el hielo: Al suministrarlecaloralhielo, va ascendiendo su temperatura (calor especfico) hasta que llega a 0C(punto de fusin del hielo), a partir de entonces, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no cambia (calor latente) hasta que se haya fundido del todo. Al ser fundido del todo obtendramos solamente liquido (agua), entonces la temperatura nuevamente empezara a aumentar (calor especfico) hasta llegar a 100 C (punto de evaporizacin del agua), a partir de entonces, aun cuando se le siga aplicando calor, la temperatura no aumentar (calor latente) hasta ser evaporizado totalmente; cuando sea evaporizado totalmente obtendramos solamente gas (vapor).Observemos en la siguiente imagen: En el tramo AB observamos que hay cambio de temperatura por lo tanto es calor especfico. En el tramo BC observamos que no hay cambio de temperatura por lo tanto es calor latente. En el tramo CD observamos que hay variacin de temperatura por lo tanto es calor especifico. En el tramo DE observamos que no hay variacin de temperatura por lo tanto es calor latente.

TIPOS DE CALOR LATENTE.TIPO DE CALOR LATENTE:CAMBIO DE ESTADO DE:

VAPORIZACINLIQUIDO A GAS

FUSIONSOLIDO A LIQUIDO

SUBLIMACIONSOLIDO A GAS

CONDENSACIONGAS A LIQUIDO

SOLIDIFICACIONLIQUIDO A SOLIDO

Calor de evaporizacin:Es la energa necesaria para cambiar 1 gramo de sustancia en estado lquida, al estado gaseoso en el punto de ebullicin. Esta energa rompe las fuerzas atractivas intermoleculares y tambin debe proveer la energa necesaria para expandir el gas.Siendo la cantidad de energa absorbida durante el proceso de evaporacin de un lquido en ebullicin.Calor de fusin:Se llama "calor de fusin", la energa necesaria para cambiar 1 gramo de sustancia en estado slido, a estado lquido, sin cambiar su temperatura. Esta energa rompe los enlaces de slidos, y queda una significativa cantidad, asociada con las fuerzas intermoleculares del estado lquido.Calor de sublimacin: Es la energa necesaria para producir el cambio de estadode slido al estado gaseoso sin pasar por el estadolquido. Al proceso inverso se le denominadeposicinosublimacin regresiva; es decir, el paso directo del estado gaseoso al estado slido.Calor de condensacin: Calor que es liberado por la masa de un gas que se encuentra en su punto de ebullicin al condensarse en un fluido.Calor de solidificacin: Cantidad de calor que desprende la masa de un lquido al solidificarse a su temperatura de congelacin.RELACION DE CANTIDAD DE CALOR CON CALOR LATENTE.Q = mQ: cantidad de calor (caloras)m: masa (gramos) : Calor latente (caloras/gramos)UNIDADES DEL CALOR LATENTE:Cal/ gr: caloras entre gramo.J/kg: joule entre kilogramos.VALORES DE CALOR LATENTE Y LATENTE DE VAPORIZACION DE ALGUNAS SUSTANCIAS: En el cuadro siguiente se dan algunos valores del calor latente de fusin para diferentes sustancias.Sustanciacal/gr.

Agua80

Hierro6

Cobre42

Plata21

Platino27

Oro16

Mercurio2,8

Plomo5,9

En el cuadro siguiente se dan valores del calor latente de vaporizacin de algunas sustancias.Sustanciaen cal/gr

Agua540

Nitrgeno48

Helio6

Aire51

Mercurio65

Alcohol etlico204

Bromo44

EJEMPLO PARA DETERMINAR CANTIDAD DE CALOR CON AYUDA DEL CALOR LATENTE Y CALOR ESPECFICO.Un cubo de hielo de 20 gr a 0 C se calienta hasta que 15 gr se han convertido en agua a 100 C y 5 gr se han convertido en vapor. Cunto calor se necesit para lograr esto? El calor necesario para derretir el hielo, llammosloQ1, se calcula de la siguiente manera:Q1=m . LF DondeLFes el calor de fusin del agua, que vale80cal/gr, y es el calor necesario para derretir hielo a0C, por gramo de hielo. Entonces:Q1=20gr. 80cal/gr=1.600cal Con esa cantidad de calor tendremos20grde hielo a0C. Toda la masa de agua debe alcanzar la temperatura de100C. entonces calculemos el calor necesario para hacer eso solo. LlammosloQ2.Q2=m . c.TDondemes la masa de agua,ces su calor especfico que vale1cal/grC, yTes el aumento de temperatura, o sea,100C. Entonces:Q2=20gr. 1cal/grC.100C=2.000calEl calor necesario para evaporar5grde agua a100C, llammosloQ3, se calcula de la siguiente manera:Q3=m . LVDondeLV es el calor de vaporizacin del agua, que vale540cal/gr, y es el calor necesario para evaporar agua a100C, por gramo de agua. Entonces:Q3=5gr. 540cal/gr=2.700calFinalmente, el calor necesario para desarrollar todo el proceso descripto en el enunciado no es otro que la suma de los procesos intermedios:Q=Q1+Q2+Q3Q= 1600 cal + 2000 cal + 2700 calQ = 6300 cal.CALOR LATENTE DE ALGUNAS SUSTANCIAS.Es importante saber que cada materia tiene un calor latente distinto; cada sustancia tiene sus propios calores latentes de fusin y vaporizacin.Agua: de fusin: 334kJ/kg (79,7kcal/kg) a 0C; de vaporizacin: 2257kJ/kg (538,7kcal/kg) a 100C.Amonaco: de fusin: 753kJ/kg (180kcal/kg) a 77,73C; de vaporizacin: 1369kJ/kg (327kcal/kg) a 33,34C.Cuando se expresa el calor latente de una sustancia, es necesario dar tambin la temperatura a la que se produce, porque tambin hay vaporizacin o fusin, en menor cantidad, a otras temperaturas (por ejemplo, la evaporacin del sudor en la piel se produce a temperaturas inferiores a 100C) y, en esos casos, el calor latente tiene valores distintos.El agua tiene un calor de vaporizacin alto ya que, para romper los puentes de hidrgeno que enlazan las molculas, es necesario suministrar mucha energa; tambin tiene un calor de fusin alto.Una de las ventajas del elevado calor de vaporizacin del agua es que permite a determinados organismos disminuir su temperatura corporal. Esta refrigeracin se debe a que, para evaporarse, el agua de la piel (el sudor) absorbe energa en forma de calor del cuerpo, lo que hace disminuir la temperatura superficial. Otro buen ejemplo del calor latente de vaporizacin del agua es cuando se riega el suelo: el agua se evapora y absorbe energa, por lo que el ambiente se refresca.CALOR SENSIBLE.Calor sensible es aquel que recibe un cuerpo o un objeto y hace que aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto su estado. En general, se ha observado experimentalmente que la cantidad de calor necesaria para calentar o enfriar un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo y a la diferencia de temperaturas. La constante de proporcionalidad recibe el nombre de calor especfico.El nombre proviene de la oposicin a calor latente, que se refiere al calor "escondido", es decir que se suministra pero no "se nota" el efecto de aumento de temperatura, ya que por lo general la sustancia a la que se le aplica aumentar su temperatura en apenas un grado centgrado, como un cambio de fase de hielo a agua lquida y de sta a vapor. El calor sensible s se nota, puesto que aumenta la temperatura de la sustancia, haciendo que se perciba como "ms caliente", o por el contrario, si se le resta calor, la percibimos como "ms fra".Para aumentar la temperatura de un cuerpo hace falta aplicarle una cierta cantidad de calor (energa). La cantidad de calor aplicada en relacin con la diferencia de temperatura que se logre depende del calor especfico del cuerpo, que es distinto para cada sustancia.El calor sensible se puede calcular en algunos casos simples:Si el proceso se efecta a presin constante:

En donde H es la entalpa del sistema, m es la masa del cuerpo, es el calor especfico a presin constante (definido como la cantidad de calor requerida para aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo a presin constante), es la temperatura final y es la temperatura inicial del cuerpo.Si el proceso se efecta a volumen constante:

En donde U representa la energa interna del sistema, n son las moles de la sustancia y es el calor especfico a volumen constante. Los valores de calor especfico varan tambin con la temperatura ambiente y el estado fsico de agregacin de las sustancias.4. CONCLUSIONES: Indagamos cada uno de los temas de estudio para la aplicacin correspondiente en prcticas de la materia de Refrigeracin y Aire Acondicionado. Resolvimos ejercicios referentes al tema para una mejor comprensin del mismo. Evaluamos la compresin del tema por parte del auditorio.

5. BIBLIOGRAFIA: Tippens, Paul E. (1988). Fsica: conceptos y aplicaciones. McGraw-Hill. ISBN 968-422-031-6. Frank P. Incropera, David P. DeWitt (2002). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-38650-2. http://es.wikipedia.org/wiki/Humedad_del_aire

Un cubo de hielo de 20 gr a 0 C se calienta hasta que 15 gr se han convertido en agua a 100 C y 5 gr se han convertido en vapor. Cunto calor se necesit para lograr esto? El calor necesario para derretir el hielo, llammosloQ1, se calcula de la siguiente manera:Q1=m . LF DondeLFes el calor de fusin del agua, que vale80cal/gr, y es el calor necesario para derretir hielo a0C, por gramo de hielo. Entonces:Q1=20gr. 80cal/gr=1.600cal Con esa cantidad de calor tendremos20grde hielo a0C. Toda la masa de agua debe alcanzar la temperatura de100C. entonces calculemos el calor necesario para hacer eso solo. LlammosloQ2.Q2=m . c.TDondemes la masa de agua,ces su calor especfico que vale1cal/grC, yTes el aumento de temperatura, o sea,100C. Entonces:Q2=20gr. 1cal/grC.100C=2.000calEl calor necesario para evaporar5grde agua a100C, llammosloQ3, se calcula de la siguiente manera:Q3=m . LVDondeLV es el calor de vaporizacin del agua, que vale540cal/gr, y es el calor necesario para evaporar agua a100C, por gramo de agua. Entonces:Q3=5gr. 540cal/gr=2.700calFinalmente, el calor necesario para desarrollar todo el proceso descripto en el enunciado no es otro que la suma de los procesos intermedios:Q=Q1+Q2+Q3Q= 1600 cal + 2000 cal + 2700 calQ = 6300 cal.

UNIVERSIDAD TCNICA DE COTOPAXI

Unidad acadmica de ciencias de la ingeniera y aplicadasCARRERA:INGENIERIA ELECTROMECANICA

ASIGNATURA:REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO

TEMA:AIRE HUMEDOCalor latente y sensibleINTEGRANTES:CACERES TANNIAMERINO DAVID

NIVEL:OCTAVO NIVEL

QUE ES CALORIA: Unidad de energa trmica, de smbolocal, que equivale a la cantidad de calor necesaria para elevar 1 grado centgrado la temperatura de 1 gramo de agua.PRIMER EJERCICIOCalcular la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura a 10 Kg. De cobre de 25 C a 125 C Resolucin:m = 10 Kg. = 10000 gr. T1 = 25 C T2 = 125 C Co = 0.09 Cal/gr*C Q = m * Ce * (T2 T1) Q = 10000 gr. * 0.09 Cal/gr* C * (125 C - 25 C) Q = 900 * 100 = 90000 caloras Q = 90.000 caloras GRAFICO En el tramo AB observamos que hay cambio de temperatura por lo tanto es calor especfico. En el tramo BC observamos que no hay cambio de temperatura por lo tanto es calor latente. En el tramo CD observamos que hay variacin de temperatura por lo tanto es calor especifico. En el tramo DE observamos que no hay variacin de temperatura por lo tanto es calor latente.