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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

LABORATORIO DE: APLICACIONES DE PROPIEDADES DE LA MATERIA.

TEMA:

LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA.

SUBTEMA:

EL BALANCE DE MASA EN SISTEMAS ABIERTOS, ECUACIÓN DE CONTINUIDAD, PRINCIPIOS DEL BALANCE DE ENERGÍA.

PERSONAL:

PROFESORES DE LA ASIGNATURA O PERSONAL DOCENTE CAPACITADO PARA IMPARTIR EL LABORATORIO.

LUGAR:

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA.

Normas de seguridad • Trabajar dentro de la línea de seguridad • No comer alimentos dentro del laboratorio • Manejar con precaución el equipo para evitar accidentes Equipo de seguridad •Bata de laboratorio

APLICACIONES DE PROPIEDADES DE LA MATERIA

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

ACTIVIDAD DEL ALUMNO Previamente a la realización de esta práctica se deberá entregar totalmente resuelto el siguiente cuestionario, aplicando los conceptos teóricos expuestos en clase. 1. ¿Qué estudia la termodinámica? 2. ¿Qué es un sistema termodinámico? 3. ¿Qué es un proceso adiabático? 4. ¿Qué es una pared diatérmica? 5. ¿Qué es la energía? 6. ¿Qué es la energía interna, la energía cinética y la energía potencial? 7. ¿Cuáles son los tipos de trabajo termodinámico? 8. ¿Cuál es el postulado de la primera ley de la termodinámica? 9.

¿Qué es el trabajo de flujo?

10. ¿Cuál es el modelo matemático de la primera ley de la termodinámica? 11. Dar dos ejemplos de un sistema cerrado y dos ejemplos de un sistema abierto. 12. Haga dos dibujos de sistemas marcando claramente sus fronteras o limites. 13. Realice un resumen de dos cuartillas acerca de la ecuación de continuidad sobre la siguiente dirección electrónica “clase 1 Teoría: Introducción a la dinámica de fluidos 1.” http://www.youtube.com/watch?v=IisrIpvtlME&list=PLgeh_RfSoZhKuk_KEev X-L8Wg5SPdt0Ae&index=10 14. Describa en dos cuartillas de la siguiente dirección electrónica, la solución del problema del tubo venturi (ya que es semejante a lo que realizamos en esta práctica) “clase 6: tubo de venturi” http://www.youtube.com/watch?v=wBP18ghl6NM&feature=slpl 15. ¿Cuál es el principio del Dr. Mayer? 16. ¿Qué es una máquina térmica? 17. ¿Qué es una maquina hidráulica?

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OBJETIVO: El alumno: a) Aplicará la primera ley de la termodinámica, así como la ecuación de la continuidad en un sistema abierto. ACTIVIDADES: Determinar: 1) El flujo másico del agua en el sistema de bombeo del laboratorio. 2) La potencia de la bomba. MATERIAL Y/O EQUIPO: 1 Flexómetro. 1 Termómetro. 1 Calibrador de Vernier. 1 Sistema de bombeo instalado en el laboratorio que consta de: Bomba de ¼ de HP. Tubería galvanizada de varios diámetros. 1 manómetro. 1 vacuómetro. 1 recipiente.

SUSTANCIAS: Agua Mercurio ASPECTOS TEÓRICOS:

Termodinámica.- Es una ciencia que forma parte de la física que estudia los procesos de intercambio de energía entre sistemas termodinámicos así como el análisis de las modificaciones de las propiedades de las sustancias involucradas. Sistema termodinámico.- Es una porción de materia sujeta a un estudio de intercambio de energía, que separamos del resto del universo por medio de un límite o frontera con el propósito de poder estudiarlo. Limite o frontera de un sistema termodinámico.- Es aquella superficie, real o ficticia, fija o móvil, que nos ayuda a delimitar un sistema termodinámico. O bien que

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nos sirve para que cualquier espacio o cantidad de materia adquiera la característica de sistema termodinámico. Los límites aparte de ser reales o ficticios, pueden ser fijos o móviles; en seguida, se muestran ejemplos de algunos sistemas termodinámicos, mostrando específicamente sus límites. Tinaco

Bomba Motor

Cisterna

En la figura anterior se observa un sistema de bombeo, donde se pueden definir diferentes sistemas termodinámicos tales como: 1.- La cisterna 2.- La bomba 3.- La bomba y el motor 4.- El tinaco 5.- Todo el sistema etc. La localización de los límites, dependerá del equipo donde se requiere determinar el intercambio de energía Sistema termodinámico cerrado.- Es aquel sistema en que tiene intercambio de energía a través de sus límites o fronteras, pero no intercambio de materia. Ejemplo una taza de café, En este ejemplo, debemos entender que el café es el sistema y que las superficies de la tasa que están en contacto con el líquido forman parte de sus límites así como la superficie del propio café. Si el café dentro de la tasa se está "enfriando" es debido a que está saliendo "energía" a través de sus límites, pero podemos observar que no existe intercambio de materia, a través de sus límites. Otros ejemplos de sistemas termodinámicos cerrados serían; un refrigerador funcionando, un foco, un motor eléctrico, etc.

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Sistema termodinámico abierto.- Es aquel sistema en que se tiene intercambio de energía e intercambio de materia a través de sus límites o fronteras. Ejemplo el cuerpo humano. El cuerpo humano al "encerrarlo" dentro de la piel la cual constituye la frontera o límite, se convierte en un ejemplo típico de un sistema termodinámico abierto. Cuando respiramos, expiramos, transpiramos, comemos, etc., existe intercambio de materia a través de los límites. Cuando estamos expuestos al sol, caminamos, nos movemos, trabajamos, etc., existe intercambio de energía. Sistema termodinámico aislado.- Es aquel sistema en que no tiene intercambio de energía ni de materia a través de sus límites o fronteras. El caso de este tipo de sistema es muy singular, ya que prácticamente no existen, sin embargo si se considera un periodo corto de intercambio energía, algunos ejemplos pueden cumplir con la anterior definición, como es el caso de: a).- Un termo b).- Un refrigerador cerrado y desconectado. Energía.- La energía es la capacidad que tiene un sistema, en relación directa con los valores de cada una de sus propiedades, para modificar su entorno o así mismo. Esta capacidad puede clasificarse como energía en propiedad del sistema o energía en transferencia. Energía como propiedad del sistema.- Es aquella que posee un sistema termodinámico debido a los valores que tienen algunas de sus propiedades. Por ejemplo, se tiene la energía cinética, la energía potencial y la energía interna. Energía en transferencia.- Es aquella energía que se transfiere de un sistema a otro. Como ejemplo de este tipo de energía se tiene al calor (Q) y el trabajo (W). Otra forma de clasificar la energía en termodinámica es en Energía Mecánica y Energía Térmica. Energía mecánica.- Es aquella energía que se encuentra relacionada con el movimiento a nivel macroscópico como el caso de la energía cinética, potencial y el trabajo. Energía térmica .- Es aquella energía que se encuentra relacionada con el movimiento a nivel microscópico como el caso de la energía interna y el calor. Trabajo.- Es la energía en transferencia a través de los limites de un sistema, de tipo mecánico, motivada por la modificación de cualquier propiedad con excepción de la temperatura. Esto es, que si se modifica cualquier propiedad exceptuando la temperatura, es porque a través de los límites del sistema entró o salió energía en forma de trabajo. APLICACIONES DE PROPIEDADES DE LA MATERIA

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Para lograr establecer un modelo matemático que evalué la cantidad de energía en forma de trabajo se utilizará el concepto de trabajo utilizado en mecánica, esto es:

W  F *d Donde: W = trabajo mecánico F = fuerza del sistema d = desplazamiento Este modelo indica que el trabajo es la energía que se trasmite o se obtiene de un sistema cuando al aplicar una fuerza este se desplaza una distancia. Para el caso de sistemas termodinámicos esta relación se condiciona a la modificación de las propiedades de las sustancias involucradas. A partir de la figura siguiente en donde se muestra un émbolo dentro de un cilindro, se tiene que al aplicar una fuerza sobre el émbolo, este se desplaza motivando una reducción de volumen. Como establece la tercera ley de Newton, al aplicar una fuerza se presenta una reacción de la misma magnitud, en la misma dirección pero en sentido contrario, esto es: F  FR  PA

F

FR

Pero como el área transversal del émbolo es igual a F  FR  PA  P

Por lo tanto

dv dx

entonces:

dv dx

Fdx  Pdv

Si se integra el miembro izquierdo:



2

1

2



Fdx   Pdv

2

1

1

Pdv  F  x2  x1   Fd  W

2

W   Pdv

Concluyendo que:

1

O bien 2

W   PAdx 1

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Como PA es un vector que tiene signo contrario a dx , el producto escalar de dos vectores de signo contrario tendrá un resultado con signo negativo, entonces: 2

W   Pdv 1

Como puede observarse, a partir del procedimiento para obtener la anterior ecuación, si el resultado tiene signo negativo, el trabajo sale del sistema y si tiene signo positivo el trabajo entra al sistema. Si se gráfica un proceso en un diagrama P-V se tendría: P 1

2 TRABAJO dv

V

El resultado de la integral que calcula el trabajo resulta ser el área bajo la curva, siempre y cuando el proceso sea reversible: Por lo tanto, el trabajo queda representado por el área, en un diagrama P-V. Energía cinética.- La energía cinética es del tipo mecánico, propiedad del sistema y debido al movimiento de este. Cuando se tiene intercambio de energía en forma de trabajo con el sistema, se puede modificar su energía cinética: Se demostrará esto a partir de la segunda ley de Newton: dV dV dx dx dV F  ma  m m m dt dt dx dt dx Reagrupando términos y considerando que

Fdx  mVdV

dx  V entonces: dt

En la expresión anterior se tiene que el miembro izquierdo de la ecuación indica la cantidad de energía en forma de trabajo que se suministró al sistema; y el miembro derecho el cambio de energía del mismo por la modificación de su velocidad entonces: 2 2 2 1 W   pdV   mVdV m  VdV  EC  m V22  V12  2 1 1 1

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

La integración del miembro derecho de la ecuación indica el cambio de la energía cinética, ósea, que la energía que tiene un sistema debido a su velocidad en cualquier momento será: 1 EC  m V22  V12  2 Donde: EC = cambio de la energía cinética m = masa del sistema V22  V12  = diferencia de velocidades Energía potencial.- La energía potencial es del tipo mecánico, propiedad de un sistema, debido a la posición que tiene este con respecto a un nivel de referencia. Si un sistema tiene mayor altura con respecto a un nivel de referencia, tendrá mayor energía potencial, o sea, mayor capacidad para modificar su entorno debido a su posición. Partiendo de la definición de peso y multiplicando ambos miembros por un desplazamiento igual, pero para el caso del miembro izquierdo en forma horizontal y para el derecho en forma vertical: Fg  mg o bien

Fg dx  mgdy

Integrando ambos miembros: 2

 Fg dx  W 1

2

 mgdy  mg  y

2

 y1   EP

1

La integración del miembro derecho indica el cambio de la energía del sistema debido a la modificación de su altura con respecto a un nivel de referencia. Por lo tanto la energía potencial de un sistema a cualquier altura será:

EP  mg  y2  y1   mgh Donde: EP = cambio de la energía potencial m = masa del sistema  y2  y1   h = diferencia de alturas Energía interna.- Se define como la energía que se asocia con el movimiento aleatorio y desordenado de las moléculas, es la suma de las energías cinética y potencial de las moléculas individuales que lo constituyen. En forma general, cuan mayor sea la temperatura de un sistema, mayor será su energía interna; como los valores absolutos de esta en las moléculas no se pueden precisar, se determina la variación que sufre la energía mediante:

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U  U F  U I Trabajo de flujo .- Se refiere, a que en cierto sentido, al penetrar materia en el volumen de control, este realiza un trabajo sobre la materia, ya que la empuja hacia la salida, y este es considerado como la energía debido a la combinación de la presión y el volumen, o bien, esta cantidad de trabajo es igual a:

W  PAL Donde: W = trabajo del fluido (kJ) P = presión ejercida sobre el fluido (N/m2) A = área de la superficie de control a través de la cual pasa el fluido (m2) L = distancia a lo largo de la cual se debe de aplicar la fuerza (m) Pero el producto AL = volumen de control del fluido en el punto de entrada, por lo tanto: .

W  PV

Primera ley de la termodinámica. (Ley de la conservación de la energía). - La variación de energía interna de un sistema es igual a la energía transferida a los alrededores o por ello en forma de calor y de trabajo, por lo que se establece la ley de la conservación de la energía, que enuncia: “La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”. Matemáticamente, la 1era. ley de la termodinámica se expresa para un sistema cerrado como: U  Q  W ; considerado el valor de Q positivo cuando se suministra calor al sistema, y negativo si sale de él. W positivo, si el sistema realiza trabajo, y negativo si se efectúa trabajo de los alrededores sobre el sistema. Dicho de otra forma, la 1era. ley de la termodinámica indica que la energía (calor o trabajo) no se crean ni se destruyen, sólo se transforma en otras energías, como lo son: Ec, Ep, U y el W, se expresa como:

Q  W  EC  EP  U  PV Ecuación de la continuidad.- Expresa la conservación de la masa en caso de un sistema abierto, en términos de propiedades fácilmente medibles: En forma general la ecuación de la continuidad establece: “Un líquido fluirá con mayor rapidez a través de una sección estrecha del tubo y más lentamente a través de secciones más amplias”, esto se puede expresar mediante la siguiente ecuación: AV AV 1 1  2 2 ve1 ve 2

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Así la expresión para un flujo unidimensional y constante es el tiempo, por lo que la ecuación de la continuidad es: m

AV  AV ve

Donde: m = masa A = área transversal V = velocidad  = densidad

m1

m2

Figura 4.1 Entonces consideramos, que la energía de un fluido permanece constante al circular por un tubo de sección transversal, para este caso, las tres componentes de la energía son: a) La potencia gravitatoria que depende de la altura (h). b) La cinética que depende del cuadrado de la velocidad y c) La que depende de la presión hidrodinámica (p), y cuando aumenta una de ellas, debe disminuir las otras dos, y viceversa, de tal forma que su suma sea constante en todo el recorrido.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA: ACTIVIDAD I: DETERMINAR EL FLUJO MÁSICO DEL AGUA EN EL SISTEMA DE BOMBEO DEL LABORATORIO. 1. Tomar la temperatura del agua. Anotarlo en la tabla 4.1.1A. 2. Determinar la densidad del agua de acuerdo con la tabla de densidades de la practica numero uno. Anotar resultado en tabla 4.1.1B. 3. Tomar la temperatura ambiente. Anotarlo en la tabla 4.1.1A. 4. Determinar la densidad del mercurio de acuerdo a la práctica numero uno de este manual. Anotar resultado en tabla 4.1.1B.

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5. Medir con el calibrador los diámetros de la tubería. Anotar en la tabla 4.1A. 6. Con los diámetros y con ayuda de la tabla 4.1 determinar los diámetros interiores del sistema de bombeo de entrada (A) y salida (B). Anótalas en la tabla 4.1.2B. 7. Poner en funcionamiento la bomba para determinar el volumen de control, es decir, la cantidad de fluido. 8. Medir con el flexómetro la altura vertical del mercurio en la tubería de entrada (A) y salida (B). Anótala en la tabla 4.1A. 9. Aplicando la primera ley de la termodinámica en el volumen de control, se tiene: W  Q  Ec  Ep  U  PV El cambio de energía ( E ) como se mencionó anteriormente involucra la suma de otras energías por lo que la 1era. ley puede escribirse como:

 1  Q  W  mH 2O  (VB 2  VA2 )  g L ( zB  z A )  (U B  U A )  ve ( PB  PA )     2 Donde: Q = flujo de calor (watts) W = potencia (watts) mH 2O = flujo de masa del agua (kg/s) V = velocidad de flujo (m/s) g = aceleración local de la gravedad (determinada en la práctica uno) (m/s2) z = altura con respecto al nivel de referencia (m) U = energía interna específica (J/s) p = presión absoluta (N/m2) ve = volumen específico (m3/Kg)

mA

A

B

mB ha´

ha hHG C

D

Figura 4.2. Volumen de control. Analizando los términos involucrados en la ecuación anterior, para el estado específico de los puntos A y B (figura 4.2), tenemos que:

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Q = 0, esto indica que no hay suministro de calor en el sistema W = 0, significa que no hay ningún trabajo generado por el sistema zB  z A , puesto que los puntos A y B se encuentran en el mismo plano U B  U A , no existe cambio en la temperatura

Contando con estos resultados, la ecuación se reduce a:  1  0   (VB 2  VA2 )  ve ( pB  p A )     2

Desarrollando tenemos: 1 VB2  VA2   ve( PB  PA )  0 2

Despejando: VB2  VA2  2ve( PA  PB )

Como  

1 ve PA  PB  ghHg (  Hg   A ) 1 VB2  VA2  2   ghHg  Hg  a 

   a VB2  VA2  2 ghHg  Hg a 

 ………… ....................  

1

Empleando ahora la ecuación de continuidad mA  mB  AV a AAVA  a ABVB Se reduce a: AA VA  AB VB Donde: y el área:

VA 

AA 

AB  VB AA

  A 

2

4

A  VA , VB  A AB

y el área:

AB 

  B 

2

4

Anotar las áreas en la tabla 4.1B.

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Sustituyendo: 2 VA   B2  A 2 VB   A2  B

  VB ....................................................    VA ..................................................... 

2 3

Donde  B y  A son los diámetros interiores obtenidos de la tabla 1. Sustituyendo 2 en 1

2 ghHg   Hg   a  2  VB2   B2 VB   a  A  2

Factorizando:

2 ghHg   Hg   a   4  V 1  B4   a  A  2

2 B

Por lo tanto: VB 

2 ghHg (  Hg   a )    4  1   B    a    A  

.................................

4

NOTA: EL ALUMNO HARÁ SU ANÁLISIS DIMENSIONAL, EN LA MEMORIA DE CALCULOS, PARA VERIFICAR SI ES CORRECTA LA FÓRMULA.

Sustituyendo 3 en 1: 2 ghHg   Hg   a    A2  2  2 VA   VA  a  B  2

Factorizando:

2 ghHg   Hg   a  2  V  A2  1  a  B  2

2 A

Por lo tanto: VA 

2 ghHg (  Hg   a )    4   A   1  a  B  

...................................

5

Anotar las velocidades en la tabla 4.1B. Finalmente el flujo másico será: mA  aVA AA mB  aVB AB y

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Donde: m A = flujo másico del agua en el punto A (kg/s) mB = flujo másico del agua en el punto B (kg/s)  a  densidad del agua (kg/m3)

VA = velocidad del flujo en el punto A (m/s) VB = velocidad del flujo en el punto B (m/s) AA = área transversal del tubo en el punto A (m2) AB = área transversal del tubo en el punto B (m2)

LOS VALORES DE A, B Y HHG SE COLOCARON EN LA TABLA 4.1A.

Anotar los flujos másicos en la tabla 4.1B. ACTIVIDAD II

DETERMINAR LA POTENCIA DE LA BOMBA.

1. Con el volumen de control elegido, medir la presión en el manómetro y en el vacuómetro. Anotar el valor en la Tabla 4.2A. 2. Con el flexómetro medir la altura entre el manómetro y el vacuómetro ( z ). Anotar el valor en la Tabla 4.2A. 3. Apagar el sistema. 4. Determinar el diámetro de succión y descarga de la bomba. Anotar el valor en la Tabla 4.2A. 5. Mediante el siguiente desarrollo matemático, determinar la potencia de la bomba. Anotar el resultado en la Tabla 4.2C. La ecuación para el sistema queda: 1  W  ma  V22  V12   g  Z 2  Z1   ve  P2  P1   2 

Las velocidades de flujo se determinarán de la ecuación de continuidad:

m  VA  m A m V1  A1  m V2  A2  V

NOTA: EL FLUJO MÁSICO DEL AGUA ( ma ) SE DETERMINÓ ANTERIORMENTE ( ma = m A = mB = m ).

Donde: V1 = velocidad del fluido a la succión (m/s) V2 = velocidad del fluido a la descarga (m/s) A1 = área transversal del tubo en la succión (m2) A2 = área transversal del tubo en la descarga (m2) m  flujo másico del agua (Kg/s)

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Manómetro (Punto 2)

Bomba

Motor eléctrico

∆Z Vacuometro (Punto 1)

Figura 4.3

Las presiones se determinan de la siguiente forma: P2  Patm  Pman P1  Patm  Pvac

P2  P1   Patm  Pman    Patm  Pvac  P2  P1  Patm  Pman  Patm  Pvac

Finalmente

P2  P1  Pman  Pvac

[N/m2]

Entonces la potencia nos queda:

1 p  pvac  W  ma  V22  V12   g L  z2  z1   ( man ) a 2  Donde: W = potencia desarrollada por la bomba (W) ma = flujo másico del agua (determinado anteriormente) (kg/s) V1 = velocidad del fluido en la succión (m/s) V2 = velocidad del fluido en la descarga (m/s) g L = gravedad local (m/s2) z2  z1 = altura desde el vacuómetro hasta el manómetro (m) Pman = presión leída en el manómetro (N/m2)

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Pvac = presión leída en el vacuómetro (N/m2)  a = densidad del agua (kg/m3) Tabla 4.1. Tubería de acero comercial Medida nominal de la tubería (in)

Diámetro exterior (mm)

Espesor (mm)

Diámetro interior (mm)

1/8

3.18

0.813

1.5849

3/16

4.76

0.813

3.137

¼

6.35

0.889

4.572

5/16

7.94

0.889

6.160

3/8

9.53

0.889

7.747

½

12.7

1.24

10.21

5/8

15.88

1.24

13.39

¾

19.05

1.24

16.56

7/8

22.23

1.24

19.74

1

25.4

1.65

22.10

TABLAS DE LECTURAS: TABLA 4.1.1A. Concepto

Símbolo

Unidad

Temperatura del agua

Tagua

o

Temperatura ambiente

Tambiente

o

Lectura

C C

TABLA 4.1A. Concepto Diámetro inicial del sistema Diámetro final del sistema Altura de la columna de mercurio

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Símbolo

Unidad

A B hHG

m m m

Lectura

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

TABLA 4.2A. Concepto

Símbolo

Unidad

Diámetro en la succión de la bomba Diámetro en la descarga de la bomba Lectura en el manómetro

1 2 Pman

m m kg/cm2

Lectura en el vacuómetro

Pvac

cmHg

z2  z1

cm

Diferencia de alturas

Lectura

MEMORIA DE CÁLCULOS: El alumno hará un desarrollo DETALLADO de acuerdo a lo que se pide en la tabla de resultados de forma limpia y ordenada.

TABLAS DE RESULTADOS:

TABLA 4.1B.

Concepto

Velocidad del flujo de agua m/s cm/s in/s

Área m2

cm2

Flujo del agua in2

m3/s

cm3/s

lt/s

kg/s

Punto A Punto B

TABLA 4.1.1B.

Concepto Densidad del agua Densidad del mercurio

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Símbolo

Unidad

a

kg/m3

 HG

kg/m3

Lectura

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

TABLA 4.1.2B. Concepto Diámetro interior inicial del sistema Diámetro interior final del sistema

Símbolo

Unidad

A B

m m

Lectura

TABLA 4.2B. Área Concepto

m2

cm2

in2

Velocidad del flujo de agua m/s cm/s in/s

Presión absoluta N/m2

bar

Torr

CV

BTU/hr

Punto 1 Punto 2

TABLA 4.2C. Unidades Concepto W

kW

kcal/hr

HP

Potencia desarrollada por la bomba ( W )

CUESTIONARIO 1. Considera que el equipo que se utilizó en la práctica fue el apropiado. ¿Por qué? 2. Defina el concepto de energía. 3. ¿Cuál fue el desarrollo de Bernoulli para determinar la potencia de una bomba? 4. Explicar en qué consisten las pérdidas primarias y secundarias. 5. Identificar las pérdidas primarias y secundarias en el desarrollo de la práctica. 6. Efectuar un análisis técnico y económico para seleccionar una bomba investigando, marcas, etc. Para sustituir la bomba del laboratorio. Traer al menos tres opciones diferentes escribiendo ventajas y desventajas de sus elecciones.

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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

7. Es posible que un sistema realice 100J de trabajo mientras se le suministra 80J de calor. Explique su respuesta. 8. Es posible que un sistema disipe 100J de calor sin disminuir su temperatura. Explique su respuesta. 9. Definir y ejemplificar un sistema abierto y un sistema cerrado. 10. Afecta a la potencia de la bomba, la diferencia del flujo másico en un sistema de bombeo. Explica. 11 ¿Cuáles son las energías reales que analiza la primera ley de la termodinámica? 12 ¿Cuáles son las energías virtuales que analiza la primera ley de la termodinámica? 13 Se dice que la primera ley de la termodinámica involucra a todas las energías, investigar donde quedan las siguientes energías: a) Energía química. b) Energía nuclear. c) Energía luminosa. d) Energía que mueve al cuerpo humano. e) Energía eléctrica. 14

¿Por qué se dice que el calor y trabajo es lo mismo? Justifique su respuesta.

15

Investigar al menos cinco aplicaciones de la primera ley de la termodinámica.

16

Investigar que es la entalpia y cuál es su modelo matemático.

17

Por que se dice que un curso de primera ley de la termodinámica se resumiría Q  W  u explique semejanzas y a estas dos ecuaciones Q  W  h y diferencias, así como también su aplicación.

18

¿Qué es una sustancia de trabajo? ¿Por qué se usa mucho el aire y el agua?

19

En un sistema termodinámico, en qué momento el calor y el trabajo se pueden considerar negativos o positivos, de un ejemplo de cada uno.

20

Demostrar que el trabajo mecánico es igual al trabajo termodinámico en un sistema, esto es; W  Fd es igual a W  PV .

BIBLIOGRAFÍA: El alumno deberá de incluir toda aquella fuente de información a la que haya recurrido.

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