Reporte de Calorimetria

8/20/2019 Reporte de Calorimetria

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALEscuela Superior de Ingeniería Química e Industrias

Extractivas

LABORATORIO DE FENÓMENOS DELTRANSPORTE

“CALORIMETRIA”

Equipo: 1

Nombres Firma

Pérez De Olarte Areli __________

Profesor:

GRUPO: 1I !1

FE"#A DE EN$REGA: %&'(EP$IE)*RE'!%1+


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OBJETIVO GENERAL:

Al término de la práctica el alumno será capaz de identificar y medir la trasferenciade calor, a través de un cuerpo sólido.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:1. El alumno realizará, el balance de calor total a través de la varilla sólida de

bronce.2. El alumno determinará la cantidad de calor que transfiere a través del cuerpo

sólido aplicando la ley de Fourier.. el alumno determinará la cantidad de calor perdido !acia los alrededores,

mediante el cálculo del coeficiente de transmisión de calor.". El alumno identificará, cuando se alcanza el estado estacionario de

trasferencia de calor, mediante un perfil de temperaturas.


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CONSIDERACIONES TEORICAS

#a Calorimetría es la medida de la cantidad de calor que cede o absorbe un cuerpoen el curso de un proceso f$sico o qu$mico.

Calor: es la ener%$a en tránsito &en movimiento' entre 2 cuerpos o sistemas,proveniente de la e(istencia de una diferencia de temperatura entre ellos.

U i!a!e" !e Ca ti!a! !e Calor #$%#as unidades de cantidad de calor &)' son las mismas unidades de traba*o &+'.

istema de -edidaistema +écnicoistema nternacional & . .' o -./. .istema 0. . .

nidad de -edida/ilo%rámetro &/%m'3oule &3'Er%io &er%'

4ay otras unidades usadas como 0alor$a &cal', /ilocalor$a &/cal', 5ritis! +ermal nit&5+ '.Caloría: es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de 1 %ramode a%ua de 1",6 70 a 16,6 70 a la presión de 1 atmósfera &8resión normal'.

Relación entre unidades

1 9%m : ;,< 3

1 3 : 1=>

er%1 9%m : ;, er%

1 cal : ",1


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Co ,e''i) : transporte de ener%$a interna, el calor se transfiere por el mezclado delos materiales y por conducción.

+ransferencia de calor entre dos partes de un cuerpo a causa del desplazamiento desus moléculas. Bcurre sólo en los flu$dos &l$quidos y %ases'. El movimiento de lasmoléculas se ori%ina por la diferencia de densidades que !ay dentro de la sustancia,

%enerando corrientes de convección desde las partes más calientes !acia las másfr$as en la masa del flu$do. E*emplo 0uando se calienta un recipiente con a%ua, lasmoléculas del l$quido que están en contacto con la zona caliente &llama' se mueven!acia la superficie donde se encuentran con el resto de moléculas más fr$as,!aciendo que a su vez estas moléculas fr$as se desplacen !asta la zona de calor ycomiencen el ciclo nuevamente. Este proceso dentro del l$quido !ace que el a%uaadquiera calor repetidamente, !asta alcanzar la temperatura suficiente de ebullición..Ra!ia'i) : el medio a través del cual se transfiere el calor casi nunca se calienta.5ásicamente, este mecanismo consiste en una transferencia de calor por radiaciónelectroma%nética.

+ransferencia de calor y ener%$a de un cuerpo llamado foco a otro cuerpo distante, através del CA0DB, es decir, sin la presencia de al% n a%ente material o sustanciaintermedia. Esta transferencia se lo%ra %racias a que la ener%$a se transporta pormedio de Bndas Electroma%néticas las cuales pueden propa%arse por el vac$o sinnin% n inconveniente. E*emplo na bombilla emite luz y calor en forma de radiación.Esta radiación corresponde a Bndas de #uz Cisible &que nos permiten ver' y a lasondas infrarro*as &que nos dan la sensación de calor'. Btras fuentes de luz como el

ol, aparte de las anteriores, también emite rayos , microondas, ultravioleta, etc.,las cuales no somos capaces de sentir, pero que s$ lo pueden !acer aparatos einstrumentos apropiados.

#EG HE FB I EI#a ley de Fourier, establece que la densidad de flu*o de calor por conducción, esproporcional a un %radiente de temperatura, e inversamente proporcional a ladistancia de propa%ación del calor.

q(: 9 dtJd(

Honde q( : cantidad o densidad de calor K:L cal cmM2 sM1

9 : constante de conductividad de calor K:L cal cmM1 sM1 /M1 d+ : %radiente de temperatura K:L /d( : %radiente de desplazamiento &propa%ación de calor' K:L cm Esta ley aplica,para este caso en donde se considera que la cantidad de calor es constante y lapropa%ación del calor es unidimensional &un solo sentido'.


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EQUIPO:

1. intercambiador de calor de superficies e(tendidas &Esbelta' mod. 4+ 16.2. < termocoples a lo lar%o de la varilla con intervalos entre cada uno de 6= mm

. No 5rea9". 80 con softOare AI-F E#H precar%ado6. +ransductor?. nidad de servicio de transferencia de calor, mod. 4t 1= de 11= C, ?= 4z.-onofásico.>. Carilla de bronce, recubierta de pintura ne%ro mate, resistente al calor, de 6= mmde lon%itud 1= mm de diámetro.


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INSTRUCTIVO DE OPERACIÓN.

1. Poner el equipo encondiciones deoperación, observarque el módulo principaltenga todas lasconexiones en sulugar, mover el switchprincipal colocando laparte posterior de este

2. Prender el equipopulsando el botónEncendido colocadoen la parte inferiorizquierda.

. !olocar el sectordel "ódulo, en laposición del manual,#mostrar que si sepone en autom$ticose perder$n los

&. Encender el P!para realizar lademostración gra'cadel experimento.

P()!*+!) -.&

!alorimetr/a0

. eer por medio delindicador, la cantidadde volta3e para estapr$ctica, 45 .6 volts,colocando la perillareguladora en

7. Por medio del botónselector 4+( , leer enel indicador colocandoen la posición 4, lacantidad de voltssugeridos,inmediatamentedespu8s, leercolocando en posición+, la cantidad de)mperes, que para

9. ea el valor detemperatura en :!, enla pantalla de cadauno de lostermocoples #*1;*6%,en el botón selector,reg/strelo en la tablade datosexperimentales de a1< min. =espu8s dehaber realizado la

6. Por >ltimo lea la

temperatura en :! enla pantalla del aireexperimental,colocando el botónselector en el


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DATOS EXPERIMENTALES:

Carilla de bronce

4olta3e+ntensidad

9.? v


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El )inicial se calcula con la fuente

)inicial: C Q : Oatts

• 0alcular el )inicial

)inicial: CQ : Oatts

• e calcula )( &calor por conducción' para cada nodo con la ecuación deFourier

)(: At 9 +(M+o (M (o

• e calculan los flu( y flu*o de calor en cada nodo

qinicial : ) i J At

Mq(RS( : 9 +(M+o (M (o

• e calcula el calor perdido en cada nodo

) inicial P )( : ) perdido

.) inicial P ) 6 : ) perdido %lobal

TABLAS DE RESULTADOS:

qinicial : ) i J At

Mq(RS( : 9 +(M+o (M (o

Clux


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qinicial q q1< q1 q2< q2 q < q q&<2 ? ?.719

6 12&6< 1<


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) inicial P )( : ) perdido

@perdido@inicial @P @P1< @P1 @P2< @P2 @P < @P @P&<

< 1.< 611.21 27

71. 9&?7

79 1.&722761. &1& 6

61.71< 6<

79 1.772267 1.767996

<1.


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GRÁFICAS


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CONCLUSIONES:

En esta práctica nos dimos cuenta de cómo es que se efectua una transferencia decalor, lo vimos aplicadolo a una barra.

Es importante que se mencione que el calor que mostrará la base o el calor inicialsiempre sera el mismo durante el tiempo que dure el e(perimento, el calor quecambiará sera el que se transfiera de nodo a nodo en la barra y el que se transfieraal medio ambiente y esto sucede debido a que e(iste un %radiente de temperaturaentre la barra y el e(terior , lo%ramos comprobar que se cumple el balance de caloren la barra con la que se e(perimento pues el calor de la base mas el calorconductivo y el convectivo debe ser cero.

#os valores obtenidos en calor conductivo y convectivo fueron menores a 1 ylo%ramos ver que el re%imen se alcanza mas rapido cuando se tiene alto volta*eaunque en esta practica no fue posible alcanzarlo debido al poco tiempo parae(perimentar. 8or ultimo es importante mencionar que el calor conductivo yconectivo tendran un comportamiento inverso.


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BIBLIOGRAFÍA

-anual de laboratorio de fundamentos de fenómenos de transporte,n%. arc$a Iuiz -art!a E. T n%. 0árdenas Iivas 3uanita E.

E ) EM 8N 2=11

/arle9ar, 5.C. y Hesmond, I.-., U+ransferencia de calorU, Edit. nteramericana, 1;

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