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Título de la tarea Termodinámica: temperatura, calor y primera ley de la termodinámica. Nombre Alumno Erik Carrizo G. Nombre Asignatura Física en Procesos Industriales Instituto IACC 05 de mayo de 2019

Desarrollo

1. Complete la siguiente tabla, identificando el mecanismo de transferencia de calor y la justificación de su elección. Justifique con sus propias palabras.

Situación

Mecanismo de

Justificación

transferencia de calor 1. Calentar agua en una olla a temperatura constante.

Convección

En este caso al poner una olla sobre el quemador de una cocina, el agua que estará en el interior de la olla, empieza a calentarse de la parte más próxima a la llama y así el agua empieza a dilatarse de la parte más baja. El agua se los formas menos densa, lo cual el agua más caliente sube a la parte superior del recipiente y el agua más fría baja al interior del recipiente. Y así podemos explicar la transferencia de calor por convección; las corrientes de masas de agua más calientes suben a la superficie del recipiente y las masas de agua más frías bajan al sector más caliente del recipiente.

2. temperar una habitación

Radiación

con un radiador de pared.

En este caso el radiador genera y emite radiación

infrarroja.

Son

ondas

infrarrojas que se transmiten por las paredes, el techo, pero no por el aire. Ya que las ondas infrarrojas traspasan el aire hasta estar en contacto con alguna

superficie

física,

y

ahí

transmiten su energía en forma de ondas infrarrojas calentando el espacio físico, como una habitación o algún espacio que se requiera su uso, pero el principio general de la radiación de este tipo de radiadores es generar energía limpia y a bajo costo.

3. calentamiento de la cuchara

Conducción

En este caso de transferencia de calor

que se encuentra en una taza

podemos explicar que el metal de la

de café.

cuchara según el que sea, será un buen conductor de energía de calor, y al estar dentro de una taza de café, absorberá y transmitirá gran parte del calor generada por el líquido que estará en el tazón y así se los dará la situación

de que el cuerpo de mayor temperatura que será el tazón con el líquido caliente nos transmitirá el calor al cuerpo de menos temperatura que será la cuchara, en este caso particular. Y así podemos dar una explicación al caso de transferencia de calor por conducción.

2. Leonardo es el nuevo operario de un taller de metales y se le ha encargado diseñar, por medio de un tratamiento de temperatura en horno, una pieza de hierro de masa m= 7[Kg]. Antes de ser ingresada al horno, este operario, registra su temperatura de ingreso en 25[ºC]. Con respecto a esta situación, determine:

a) Determine cuanta energía deberá suministrar el horno a la placa para que esta pieza de hierro alcance los 150[ºC].

Se sabe que, para relacionar la masa, el calor y las variaciones de temperatura se usan la siguiente expresión:

Q = C * m * ΔƬ

Utilizando las variables de este ejercicio, se tiene que: Q = Chierro * m * ΔƬ 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒

Chierro = calor especifico 460 [ 𝑘𝑔 ∗ º𝐶] m = 7[kg] ΔƬ = 150 ºC – 25 ºC = 125 ºC

Reemplazando los valores se tiene que: 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒

Q = 460 [ 𝑘𝑔 ∗ º𝐶] * 7[kg] * 125 ºC Q = 460 [joule] * 7 * 125 Por lo tanto, la energía requerida es: Q = 402.500 [joule]

b) ¿Qué es conveniente que haga Leonardo para enfriar la pieza de hierro al momento de sacar este metal del horno?

En este caso, podría comentar que Leonardo para enfriar la pieza de hierro y se respete el tratamiento térmico de dicha pieza que le mandaron a fabricar, y que logre un enfriamiento optimo y así mantener las propiedades de la condición de la pieza de hierro, podría explicar algunos tipos de tratamiento de enfriamiento de los cuales tengo experiencia en ellos, como primera parte quisiera explicar algunos datos de interés. Una parte importante que Leonardo tiene que tener en cuenta y analizar antes de sacar la pieza del horno. Es el tipo de templado que le abran exigido de dicha pieza de hierro, y así evitar fisuras o mal formaciones comunes en este tipo de tratamiento de enfriamiento.

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Una opción sería que Leonardo dejara la pieza de hierro que le mandaron a fabricar dentro del horno, y dejarla enfriar en su propia condición, pero como no es el caso que se pide hablare de otros tipos de enfriamiento los cuales podre dar un poco de mayores detalles, en los cuales tengo conocimiento.

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El ocupar agua en el enfriamiento de la pieza de hierro “no sería la más adecuada según mi experiencia”, la cual eso si se lleva a cabo igual en muchos lugares, pero eso si la manera que se ocupa el agua en este tipo de tratamiento de enfriamiento es con paños húmedos y así poder bajar la temperatura en forma paulatina y así evitar que la pieza de hierro se le forme algún tipo de corteza muy dura o se ocasionen tensiones internas peligrosas y puedan deformar o romper la pieza.

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El ocupar aceite mineral es una de las formas más recomendables, ya que el aceite tiene una capacidad de absorber la temperatura, mayor al agua y el cual también los da una seguridad de que dicha pieza no sufra algún tipo de deformación o fractura. Siendo así un ideal mecanismo de enfriamiento para la pieza de hierro. Sería la más idónea en este caso, que debería seguir Leonardo, por supuesto teniendo las precauciones pertinentes, ya que estaremos en un caso donde trabajaremos con bastante temperatura y un agente inflamable.

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En conclusión, sobre lo que Leonardo debería aplicar en el enfriamiento de la pieza de hierro, a mi experiencia seria el ocupar el aceite mineral.

3. Describa los 3 mecanismos de transferencia de calor analizados en esta semana por medio de 3 ejemplos que puedan evidenciar en su trabajo u hogar.

Ejemplo 1. Conducción: Este tipo de transferencia de calor, se lleva a cabo en forma constante en mi área de trabajo, explicando dicho procedimiento de trabajo; al ejecutar el cambio de un machón de acoplamiento de un contraeje, sistema de transmisión de un molino de bolas de 10 x 14 pies. Al ejecutar con equipos específicos (equipo de oxigeno). Se le aplica temperatura a dicho machón de acoplamiento, y así conseguimos la dilatación del mismo y los permite el cambio de machón. En este caso la temperatura se le aplica a cierto sector del machón, pero por la transferencia de calor y la conducción de la temperatura se los transfiere de la parte más caliente a la parte más fría del equipo a reparar.

Ejemplo 2. Convección: Este tipo de transferencia de calor lo podría explicar, en el sistema de lubricación que absorbe el aceite (fluido) de enfriamiento de los descansos y rodamientos de un molino en funcionamiento, los cuales ocupan enfriadores de aceite que recircula por las vías de lubricación con el apoyo de bombas de impulsión, y así van absorbiendo la temperatura del equipo en funcionamiento y manteniéndolo en temperaturas optimas de trabajo.

Ejemplo 3. Radiación: en este caso se puede mencionar, que la radiación ultravioleta e infrarroja que entrega el sol, que se trasmite en el espacio vacío. Esta entrega mediante ondas electromagnéticas y realiza la transferencia de calor a un cuerpo de menor temperatura por ejemplo un automóvil estacionado y expuesto al sol de forma directa por un largo periodo de tiempo, su temperatura se verá afectada y elevada sin contacto directo con la

fuente de calor. Este proceso se realiza al ionizar la materia y la producción de agitación de los átomos y moléculas del material del automóvil que esto se traduce en el aumento de la temperatura.

Bibliografía Guía contenido semana 6.