Propuesta Trabajo Grado

TRABAJO COLABORATIVO UNOTERMODINAMICA

GRUPO No. 201015MARIANELLA LANNZIANO 1082941106YELENA PARODY- 1.082.849.447ISMAEL LOPEZ ZAPATA - 1082774608

GUSTAVO ADOLFO ACEVEDO 1082890511

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA DE CIENCIAS BSICAS, TECNOLOGA E INGENIERACEAD SANTA MARTA2014

CONTENIDOPginaINTRODUCCIN31. OBJETIVOS41.1 Objetivo General41.2 Objetivos Especficos42. MARIANELLA LANNZIANO5-6-7-8-93. YELENA PARODY....10-11-12-1364. GUSTAVO ADOLFO ACEVEDEO 714-155. ISMAEL LOPE....16.8CONCLUSIONES10BIBLIOGRAFA11

INTRODUCCIN

La termodinmica es la ciencia encargada del estudio de los fenmenos donde se transfiere energa; ya sea en forma de calor o en forma de trabajo. Cuando se efecta trabajo, es la transferencia de energa es en forma de movimiento o trabajo mecnico. Mientras que por su parte, el calor es una transferencia de energa que se da entre dos cuerpos debido a que stos se encuentran a diferente temperatura. El calor y el trabajo son semejantes en que ambos son formas de Energa; pero difieren en su fundamento para transmitir dicha energa.En el siguiente trabajo se encontrara la aplicacin de los conocimientos adquiridos en la unidad 1 del mdulo de termodinmica de la UNAD, en la cual se habla de la ley cero, trabajo y primera ley de termodinmica.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:Aplicar los conocimientos adquiridos en el estudio de la primera unidad del mdulo de termodinmica de la UNAD (ley cero, trabajo y primera ley de termodinmica).

OBJETIVOS ESPECFICOS Seleccionar un sistema termodinmico. Definir muy bien el sistema, los lmites del sistema y los alrededores del sistema termodinmico. Identificar si se trata de un sistema abierto, un sistema cerrado o un sistema aislado. Realizar un proceso a este sistema termodinmico e identificar el tipo de proceso al que se est sometiendo, isobrico, isotrmico, isocrico o adiabtico. Realizar clculos de calor y trabajo para el proceso anterior.

2. MARIANELLA LANNZIANOCONCEPTOS TERMODINMICAS APLICADOS AL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA INTRODUCCINEl estudio del calor y el proceso de combustin es muy importante para el tcnico, dado que en la mayora de los ciclos de los motores trmicos, y especficamente para nuestro caso, en los de combustin interna, el calor liberado en el proceso de combustin constituye la fuente de energa de la que dispone el motor para su posterior transformacin en energa cintica o trabajo mecnico til.CalorSe define el calor como energa en estado de transferencia o transicin (movimiento) desde un cuerpo a otro, a consecuencia de la diferencia de temperaturas entre los cuerpos. Es decir, el cuerpo que se encuentra a mayor temperatura ceder energa al cuerpo de menor temperatura; ya sea, por contacto directo o a travs de un medio de transferencia.La energa que constituye el calor procede de los movimientos de pequesimas partculas llamadas molculas, de las que estn compuestos los cuerpos. Estas partculas en cualquier cuerpo incluso en trozos de metales solidificados se mueven errticamente de forma continua, describiendo trayectorias muy cortas; tan cortas que no son visibles ni siquiera con microscopios Todo esto es precisamente lo que ocurre cuando el combustible se quema en el interior de los cilindros de un motor. Al quemarse, el combustible comunica calor a los gases encerrados en la cmara de combustin y aumenta la presin con que los gases actan sobre las superficies que forman el recinto.Como una de dichas superficies, la cara de fuego del pistn, es movible, consecuentemente el incremento de presin produce el movimiento descendente del pistn durante la fase de combustin o explosin, Al tiempo que el pistn desciende, aumenta el espacio ocupado por los gases, por lo cual el volumen de los gases se hace mayor, y se dice que stos se expanden o dilatan.El calor, como la energa mecnica, es algo intangible, y una unidad de calor no es una cosa que pueda conservarse en un laboratorio de medidas. La cantidad de calor que interviene en un proceso se mide por algn cambio que acompaa, y una unidad de calor se define como el calor necesario para producir alguna transformacin de tipo convenido.En el sistema mtrico, la unidad del calor es la calora (cal), definida como la cantidad de calor necesaria para elevar o disminuir en un grado centgrado (C), la temperatura de un gramo de masa de agua. En muchos trabajos de ingeniera, por ser la calora una unidad pequea, se utiliza la Kilocalora (1000 caloras); que es la cantidad de calor necesaria para elevar o disminuir en un C, la temperatura de un kilogramo de masa de agua.En el sistema ingles de unidades, el calor se mide con la unidad trmica britnica (British Termal Unit o BTU), que se define como la cantidad de calor necesaria para elevar o disminuir en un grado Fahrenheit (F), la temperatura de una libra masa de agua.Como el calor es una forma de energa que se puede transformar en trabajo mecnico, en el sistema internacional de unidades el calor se mide en Julios (J). La relacin que existe entre las unidades anteriores, es la siguiente:1 Kcal = 4,185 J;1 Kcal = 3,95 BTU;1 BTU = 1.060,5 JAdems, como el calor se transforma en trabajo, hay una relacin que se denomina el equivalente mecnico del calor, cuyas relaciones son:1 BTU = 778 pie-lb.1 Kcal = 427 m-Kg.Esto significa que 427 m-Kg de energa mecnica, cuando se convierten en calor, subirn o disminuirn la temperatura de 1 Kg de agua en I C. Igualmente significa que 778 pie-lb de energa mecnica, cuando se convierten en calor, elevaran o disminuirn la temperatura de 1 Ib masa de agua en 1 F.5.2 TERMINOLOGA QUMICA FUNDAMENTALAntes de definir la combustin debemos considerar algunas definiciones y hechos fundamentales relacionados con la qumica. Qumica es la parte de las ciencias naturales que trata de la composicin de las sustancias y de las transformaciones de la composicin que sufren las sustancias. Estas transformaciones se llaman reacciones qumicas. Las reacciones qumicas son exotrmicas, cuando el calor sale o se desprende del sistema, o endotrmicas, cuando absorben calor del medio que rodea al sistema.Para comprender mejor la idea de las reacciones qumicas seguimos con algunos conceptos de qumica elemental.5.2.1 Elemento qumicoEs toda sustancia bsica, aquella que no puede dividirse para dar otras sustancias. Elementos qumicos caractersticos que se encuentran al estudiar motores son, por ejemplo, oxgeno, carbono, hierro, azufre, etc.La porcin ms pequea que puede encontrarse de un elemento es un tomo. Si un tomo se divide, el elemento desaparece y no queda sino las partculas que tienen en comn todas las sustancias materiales, como son protones, neutrones y electrones, que combinados de distintas maneras forman los tomos de los elementos. Los elementos que existen en la naturaleza estn descritos en la Tabla Peridica de los Elementos.5.2.2 CompuestoLos tomos de un mismo elemento son todos idnticos. Por el contrario, un compuesto contiene tomos de dos o ms elementos. Por ejemplo, cuando los elementos carbono y oxgeno se unen qumicamente durante la combustin, se produce anhdrido carbnico, y ste es un compuesto de oxgeno y carbono.5.2.3 MolculaUna molcula es la reunin de dos o ms tomos del mismo o de diferentes elementos, la cual acta como unidad, estando sus tomos ligados por atracciones mutuas. Dicho de otra forma, una molcula de un elemento o de un compuesto es la partcula ms pequea de materia que puede mantener su identidad separada.Las molculas de los elementos habitualmente gaseosos que se encuentran al estudiar motores, es decir oxgeno e hidrgeno, se componen en ambos casos de dos tomos.A efectos de brevedad, en la descripcin de las sustancias qumicas o de sus reacciones, cada elemento se representa por un smbolo, o cada compuesto se representa mediante una combinacin de dichos smbolos. Por ejemplo, el carbono es C y una molcula de oxgeno es O2, lo que significa que una molcula de oxigeno contiene dos tomos. Cuando una molcula de carbono se une a una molcula de oxigeno, el producto es el compuesto llamado anhdrido carbnico, que se representa CO2 (el anhdrido carbnico puede llamarse tambin dixido o bixido de carbono y dixido o bixido significa dos tomos de oxgeno).5.2.4 Peso atmicoTodos los tomos de un mismo elemento tienen la misma masa (dejando de lado tecnicismos acerca de losistopos,de los que tratan la fsica y la ingeniera nuclear, pero para el objetivo de este manual no interesa). Sin embargo, la masa de un tomo de oxgeno es mucho mayor que la del tomo de hidrgeno; en realidad, es 16 veces mayor.Como el hidrgeno es el ms ligero de los elementos, se toma su masa como unidad de referencia, y se dice que el peso atmico (p.a) de un elemento es la masa de su tomo dividida por la masa del tomo de hidrgeno; es decir, el peso atmico es un nmero relativo que indica cuantas veces un elemento pesa ms que el ms liviano de los elementos.5.2.5 Peso molecularTomando como base al ms liviano de los elementos, el hidrgeno (H), a l se le asign un peso atmico de 12. Pero el hidrgeno en la naturaleza abunda ms en su forma molecular de H2. As es que el peso molecular de H2es 2. Similarmente, el oxgeno (O), tiene un peso atmico de 16, pero como abunda en la naturaleza en forma de O2, su peso molecular es 32, indicando que pesa 32 veces ms que el hidrgeno, H. La forma ms abundante en la naturaleza del carbono es C y tiene un peso atmico de 12, que indica que pesa 12 veces ms que el hidrgeno, H.5.2.6 MolUna mol (abreviatura de molcula gramo) es la cantidad de una sustancia cuyo peso es su peso molecular expresado en gramos o kilogramos o libras. Por ejemplo, una mol de hidrgeno H2, pesa 2 gramos. Una mol de nitrgeno, N2, pesa 28 gramos; una mol de oxgeno, O2, pesa 32 gramos, etc. Se puede hablar tambin de Kilogramo-mol (que son 1.000 moles y se abrevia Kmol), y similarmente de libra-mol (= 453,6 moles) en el sistema ingles.En la tabla 5.1 se presentan los pesos atmicos de los elementos que intervienen o reaccionan en la combustin que tiene lugar en los motores, incluyendo sus smbolos y pesos moleculares.Tabla 5.1 Elementos que entran en reaccin en el proceso de combustin

(a) El aire est compuesto en volumen aproximadamente por 21% de oxgeno (02) y 79% de nitrgeno (N2), as que su peso molecular ser: 0.21 x 32 + 0.79 x 28 = 29

Explicacin

Auto de 1600 cc, en 4 pistones, es decir cada piston 400 cc

Volumen 2 = Los 400 cc = 4 x 10-4 m3El oxigeno:El aire seco contiene un 21% de oxigeno37 de temperatura si estamos respirando a nivel del mar (presin 760 mmHg)La temperatura ser T=273,15+37 =310,15La masa molecular del oxigeno es 32.R = 0,08207 (constante)Masa Oxigeno =32*pV/RT = 32*159,6/760*0,08207*310,15= 0,264 g

En 400 cc de oxigeno 0.1056 gramosTemperatura interna del motor 673 KEl motor trabaja a una presin de 168 psi = 1,15831 kpaPor lo que aplicamosn= 0.1056 g (1 mol/ 32 g) = 0.0033 moles

V1 = nRT1/P1 = (0.0033 mol ( 8.314 J/mol*K) 673 K) / 1,155831 kpaV1= 1.59 x 104 m3W = P (V2-V1) = 1,15831 pa x ( 4 x 10-4 x 1.59 x 10-4)W = 279 J2. YELENA PARODYMAQUINASTERMICAS:Unamquina trmicaes un conjunto de elementos mecnicos que permite intercambiarenerga, generalmente a travs de uneje, mediante la variacin deenergade unfluidoque vara sudensidadsignificativamente al atravesar lamquina. Se trata de unamquina de fluidoen la que vara elvolumen especficodel fluido en tal magnitud que los efectosmecnicosy los efectos trmicos son interdependientes.ClasificacinSegn el sentido de transferencia de energaLas mquinas trmicas pueden clasificarse, segn el sentido de transferencia de energa, en:Mquinas trmicas motoras, en las cuales la energa del fluido disminuye al atravesar la mquina, obtenindoseenerga mecnicaen el eje.Mquinas trmicas generadoras, en las cuales la energa del fluido aumenta al atravesar la mquina, precisndose energa mecnica en el eje.Segn el principio de funcionamientoAtendiendo al principio de funcionamiento, las mquinas trmicas se clasifican en:Mquinas volumtricas o mquinas de desplazamiento positivo, cuyo funcionamiento est basado en principios mecnicos ehidrostticos, de manera que el fluido en algn instante est contenido en un volumen limitado por los elementos de la mquina. En este tipo de mquinas el flujo es pulsatorio. Se dividen a su vez en dos tipos segn el movimiento del rgano propulsor: alternativas, cuyo movimiento esrectilneo; y rotativas, cuyo movimiento escircular.Turbomquinas, cuyo funcionamiento est basado en el intercambio decantidad de movimientoentre el fluido y unrodete. En estas mquinas el flujo es continuo.Teniendo en cuenta lo anterior, podemos clasificar las mquinas trmicas tal como se recoge en el cuadro siguiente.

MotorasVolumtricasAlternativasMquina de vapor

RotativasMotor Stirling

TurbomquinasTurbina

GeneradorasVolumtricasAlternativasCompresor de mbolo

RotativasCompresor rotativo

TurbomquinasTurbocompresor

Mquinas trmicas

Balance de energa en una mquina trmicaUn sistema abierto es aquel que intercambia materia y energa con el entorno. Aplicando elprimer principio de la termodinmicapara unsistema abierto, el incremento de energa del sistema en un intervalo de tiempo es:

donde;Qes el calor entregado al sistema. Ser negativo cuando el calor sea entregado por el sistema.Wes el trabajo entregado al sistema, en forma de trabajo mecnico y energa de presin. Ser negativo cuando el calor sea entregado por el sistema.El subndiceinrepresenta la materia que entra al sistema.El subndiceoutrepresenta la materia que sale del sistema.hes laentalpapor unidad de masa del flujoV2/2 es laenerga cinticapor unidad de masa del flujo.gzes laenerga potencialpor unidad de masa del flujoHaciendo laderivadade la expresin anterior respecto al tiempo, se obtiene:

Debe tenerse en cuenta que en mquinas generadoras, puede aparecer esta expresin con el signo deWcambiado, para que se exprese el trabajo entregado por la mquina y asWsea positivo.En la mayora de las mquinas trmicas, la transferencia de calor es despreciable frente a otros intercambios de energa. Teniendo en cuenta latransmisin de calorporconduccinyconveccin:

dondeQes el calor intercambiado,Ues elcoeficiente global de transferencia de calor,Aes la superficie del sistema yes ladiferencia de temperaturas media logartmica, puede considerarse que el sistema es adiabtico cuando se da alguna de las siguientes condiciones:La superficie externa del sistema est bienaislada trmicamente.Lasuperficieexterna del sistema es muy pequea.La diferencia detemperaturasentre el flujo y el entorno del sistema es pequea.El fluido pasa a travs de la mquina tan rpido que apenas hay tiempo para que sea significativa la transferencia de calor por unidad de masa.Mquina trmica en rgimen permanente con variacin de energa potencial despreciableEn una mquina trmica que funciona en rgimen permanente en la cual se desprecie la variacin de energa potencial, la expresin el primer principio de la termodinmica puede expresarse como

donde h0es laentalpa de parada.En los ciclos termodinmicos asociados a laturbina de vapor, la energa cintica especfica puede considerarse despreciable frente a la entalpa, resultando

Rendimiento de una mquina trmica motoraRendimiento internoEltrabajo especficomximo que puede obtenerse en la expansin de un fluido est definido por la diferencia de entalpas entre el fluido a la entrada y las condicionesisoentrpicasa la presin de salida. En cambio el trabajo real es menor a ste debido al aumento de la entropa.2

Rendimiento mecnicoEl rendimiento mecnico es la relacin entrepotencia efectiva((), que es la potencia obtenida en el eje, y lapotencia interna((), que es la variacin por unidad de tiempo de la energa del fluido. La potencia efectiva resulta de restar a la potencia indicada menos la potencia de prdidas mecnicas (), que es disipada elrozamientode elementos mecnicos (cojinetes,retenes, etc.) y en el accionamiento de elementos auxiliares (bomba de aceite, ventiladores, etc.)

Rendimiento isoentrpicoEl rendimiento isoentrpico relaciona la potencia obtenida en el eje con potencia mxima del proceso isoentrpico en las mismas condiciones de contorno.

GUSTAVO ADOLFO ACEVEDO

SISTEMA: Olla de metalDefinicin del sistema:Una olla de metal es una cazuela de paredes gruesas (normalmente de aluminio o acero inoxidable) con una tapa que encaja bien, para que quede hermticamente cerrada.El aluminio es un elemento qumico, de smbolo Al y nmero atmico 13. Se trata de un metal no ferromagntico. Es el tercer elemento ms comn encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayora de las rocas, de la vegetacin y de los animales. En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae nicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformacin primero en almina mediante el proceso Bayer, este es el principal mtodo industrial para producir almina a partir de bauxita. Patentado por el austriaco Karl Bayer en 1889 y basado en la disolucin de la bauxita con hidrxido sdico, este proceso se fue imponiendo hasta convertirse, a partir de los aos 1960, en la nica fuente industrial de almina y por tanto de aluminio en el mundo, y a continuacin en aluminio metlico mediante electrlisis. Este metal posee una combinacin de propiedades que lo hacen muy til en ingeniera de materiales, tales como su baja densidad (2.700 kg/m3) y su alta resistencia a la corrosin. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecnica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX el metal que ms se utiliza despus del acero.Este sistema sera un sistema cerrado debido a que el aluminio solo permite la transferencia de calor y no de materia. Adems las paredes del sistema son impermeables, diatrmicas y mviles.Para ilustrar el funcionamiento de este sistema se someter a un proceso de caliento de agua para calcular el trabajo y la transferencia de calor de dicho sistema.Se dispone de una olla de aluminio en la cual se colocan 2 litros de agua a temperatura ambiente y luego se calentar, y se mantendr a presin constante de 1atm, para entonces realizar los clculos de trabajo y calor respectivos. Por contacto manual con las paredes de ella se puede percibir que el metal es un buen conductor del calor.Luego de realizado el proceso se encontr que el volumen final era de 1,6 litros. Ahora se procede a realizar los respectivos clculos Como el proceso se realiz a presin constante se tiene que es un proceso isobrico, por lo tanto:

Luego

Como el trabajo es negativo esto quiere decir que el trabajo es realizado por el sistema sobre el medio exterior y el desplazamiento tiene su mismo sentido.

4. ISMAEL LOPEZ ZAPATA

SISTEMA DE OLLA ARROCERA

DEFINICION DEL SISTEMA: La olla arrocera suele ser desmontable, y bajo l queda un calentador y un termostato, que suponen los principales componentes de la olla. Un muelle empuja el termostato contra el fondo del bol para lograr un buen contacto trmico y asegurar una medida exacta de la temperatura. Durante la coccin la mezcla de arroz y agua se caliente a toda potencia. La temperatura no puede superar los 100 C, ya que entonces el agua entrara en ebullicin. Al final de la coccin, parte del agua ha sido absorbida por el arroz y el resto evaporada. Si se sigue calentando en ese punto, la temperatura excede el punto de ebullicin. Entonces se activa el termostato, cambiando la olla a modo de mantener caliente, lo que conserva el arroz a unos 65 C aproximadamente. LIMITES DEL SISTEMA: est en el cuerpo de la olla que est hecho en lminas de hierro son impermeable; diatrmicas y mviles. SISTEMA CERRADO: Es porque no hay cambio de materia solo de energa lo que hace el termostato con el muelle y finalmente con el cuenco la convencin que hace entre lo slido y el lquido que hay en el recipiente manteniendo la masa constante.

CONCLUSIONES

A travs del recorrido dado durante la primera unidad del curso termodinmica, logramos adentrarnos al interesante mundo de la termodinmica y lo relevante que resulta el conocimiento de las tematicas y conceptos no solamente como futuros egresados unadistas si no tambin en nuestra vida cotidiana.Es un hecho cotidiano para cualquier estudiante de ingeniera, en cualquiera de sus especialidades, que el mundo se mueve gracias al uso de la ENERGA en todas sus formas conocidas: Cintica, potencial, trmica, mecnica, nuclear y toda otra que el lector pueda agregar a esta resumida lista.La TERMODINMICA es una de las ciencias que se ocupa del uso y transformacin de una de estas formas de la energa en otras, particularmente de CALOR en TRABAJO, en lo que a la especialidad del curso visto durante este semestre 2014 I.

BIBLIOGRAFA

Milln, J. A. (s.f.). Psicrometra. Obtenido de http://www.sc.ehu.es/nmwmigaj/CartaPsy.htmNational Institute of Standars and Technology. (s.f.). Nist Thermodynamics Properties of Refrigerants and Refrigerant Mixtures. Obtenido de http://www.tecnun.es/asignaturas/termo/SOFTWARE/SoftTD.htm

WEB-GRAFIAhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_termodin%C3%A1micohttp://iqtermodinamica.blogspot.com/2010/03/como-funciona-una-olla-de-presion.htmlhttp://66.165.175.230/campus10_20141/mod/forum/discuss.php?d=17215#p216933

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