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Termodinámica: temperatura, calor y primera ley de la termodinámica. Asbel Taha Moscoso Física en Procesos Industriales Instituto IACC Lun, 06 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 transferencia de

Justificación

calor No considerando que hubiera llamas, ni calor radiante, el agua es calentada como un 1. Calentar agua en una olla a

medio dentro la olla, habiendo dentro de la CONVECCIÓN

temperatura constante

misma olla dos masa de aguas frías y calientes, y que genera el movimiento de estas dos masa. El radiador de pared para temperar una habitación primero debe calentar el aire en la habitación, para que a través del aire calentado, éste caliente la habitación. A eso sele llama convección, y además como hay

2. Temperar una habitación CONVECCIÓN-RADIACION

masas de aire fríos y caliente en la misma

con un radiador de pared habitación, se produce el movimiento de estas masa de aire, yendo el aire caliente hacia el lado superior de la habitación y el aire frio vaya al lado inferior, generando un constante movimiento movimiento.

Además se considera el mecanismo de trasferencia de calor por radiación, ya que el calefactor también, emite ondas infrarrojas que atraviesa el espacio y calienta los materiales sólidos, tales como camas, personas, sillones, etc… Este mecanismo de transferencia se justifica 3. Calentamiento de la cuchara que se encuentra sumergida en el café

de esta manera, ya que la cuchara al tener un CONDUCCION

contacto directo con el café caliente, el calor se desplaza desde la punta de la cuchara hacia el mango de ésta.

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

Por lo tanto, la energía que deberá suministrar el horno para calentar la pieza de hierro es de 402.500 [J].

B) ¿Qué es conveniente que haga Leonardo para enfriar la pieza de hierro al momento de sacar este metal del horno? Justifique con sus propias palabras. El tratamiento térmico de la pieza de hierro dependerá del propósito que se necesite, en este caso es para el: “Aliviamiento de tensiones, tratándose de un tratamiento a baja temperatura, que es para reducir o aliviar tensiones internas remanentes después de la colada […]. y el objetivo de este tratamiento térmico es remover tensiones residuales sin causar ningún cambio en la estructura y propiedades.” (https://www.arqhys.com/contenidos/hierro-tratamiento.html)

Se recomienda que se enfríe la pieza dentro del mismo horno bajando la temperatura, controla y lentamente, a 50ºC para luego terminar de enfriar al aire, esto es para evitar la formación de nuevas tensiones en la pieza de hierro por el shock térmico.

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

Conveccion: en mi hogar tengo un calefactor de combustion lenta, este calefactor tiene un recubrimiento latón con un espacio entre este laton y el hierro de la estufa, y permite que la estufa, en este espacio, caliente el aire frío a a ras de suelo y lo eleve, generando una corriente de aire caliente que templa la habitacion.

Radiación: el horno electrico al usarse para producir pan amasado, los radiadores de éste emiten calor radiante que calienta directamente la masa no necesitando que se caliente el aire que hay en el espacio entre el pan con los radiadores.

Conducción: cuando le realicé una mantención a mi macbook, el procesador de éste tiene un sistema de enfriamiento que consiste en una barra plana de cobre que en un extremo esta pegada al procesador y en el otro extremo tiene un radiador con un ventilador, y el proceso de enfriamiento del procesador consiste en que el procesador, por naturaleza de su funcionamiento produce calor, transmitiendose directamente hacia la barra de cobre por el mecanismo de conduccion térmica y a su vez el cobre conduce el calor hacia el radiador en su otro extremo, para ser enfriada por el ventilador que le inyecta aire frío al radiador.

Bibliografía Iacc. (2019). Contenido Semana 6. Termodinámica: temperatura, calor y primera ley de la termodinámica. Física en procesos industriales. Revista ARQHYS. (2012). Tratamiento térmico del hierro. Equipo de colaboradores y profesionales de la revista ARQHYS.com. Obtenido de https://www.arqhys.com/contenidos/hierro-tratamiento.html.