FFT Calorimetria

8/17/2019 FFT Calorimetria

1/16

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería QuímicaE Industrias Extractivas

LABORATORIO DE FUNDAMENTOS DE FENÓMENOS DETRASPORTE

PRÁCTICA N° 2

“Calorimetría”

Nombre:

EQUIP: 1 Secci!n: " #$UP: 2IM35

P$%ES$": #raciela &u'o( "lpí(ar)

%ec*a de entrega: ++ de Noviembre de ,-+.

OBJETIVOS:


2/16

o El alumno re/or(ara los conocimientos en el estudio del per0l develocidades1 reproduciendo el experimento de sborne 2$e3nolds)

o El alumno observara los di/erentes tipos de r4gimen laminar1 detransici!n 3 turbulento)

o El alumno relacionara la velocidad 3 las propiedades /ísicas de un5uido)o El alumno calculara el n6mero de $e3nolds 3 con el determinara

7ue tipo de r4gimen se presenta en cada caso)

INTRODUCCIÓN TEÓRICA.

8a conducci!n de calor o transmisi!n de calor por conducci!n es unproceso de transmisi!n de calor basado en el contacto directo entrelos cuerpos1 sin intercambio de materia1 por el 7ue el calor 5u3e desdeun cuerpo de ma3or temperatura a otro de menor temperatura 7ue est9

en contacto con el primero) 8a propiedad /ísica de los materiales 7uedetermina su capacidad para conducir el calor es la conductividadt4rmica) 8a propiedad inversa de la conductividad t4rmica esla resistividad t4rmica1 7ue es la capacidad de los materiales paraoponerse al paso del calor) e manera 7ue la trans/erencia de energía sedescribe matem9ticamente con la ecuaci!n de %ourier)

El calor se trans0ere mediante convecci!n1 radiaci!n o conducci!n)"un7ue estos tres procesos pueden tener lugar simult9neamente1 puedeocurrir 7ue uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos) Pore;emplo1 el calor se transmite a trav4s de la pared de una casa/undamentalmente por conducci!n1 el agua de una cacerola situadasobre un 7uemador de gas se calienta en gran medida por convecci!n1 3la


3/16

En los s!lidos1 la 6nica /orma de trans/erencia de calor es la conducci!n)Si se calienta un extremo de una varilla met9lica1 de /orma 7ue aumentesu temperatura1 el calor se transmite *asta el extremo m9s /río porconducci!n) No se comprende en su totalidad el mecanismo exacto de la

conducci!n de calor en los s!lidos1 pero se cree 7ue se debe1 en parte1 almovimiento de los electrones libres 7ue transportan energía cuandoexiste una di/erencia de temperatura) Esta teoría explica por 7u4 losbuenos conductores el4ctricos tambi4n tienden a ser buenosconductores del calor)

CONVECCIÓN

Si existe una di/erencia de temperatura en el interior de un lí7uido o ungas1 es casi seguro 7ue se producir9 un movimiento del 5uido) Estemovimiento trans0ere calor de una parte del 5uido a otra por un procesollamado convecci!n) El movimiento del 5uido puede ser natural o/or(ado) Si se calienta un lí7uido o un gas1 su densidad =masa por unidadde volumen> suele disminuir) Si el lí7uido o gas se encuentra en elcampo gravitatorio1 el 5uido m9s caliente 3 menos denso asciende1mientras 7ue el 5uido m9s /río 3 m9s denso desciende) Este tipo demovimiento1 debido exclusivamente a la no uni/ormidad de latemperatura del 5uido1 se denomina convecci!n natural) 8a convecci!n/or(ada se logra sometiendo el 5uido a un gradiente de presiones1 con lo

7ue se /uer(a su movimiento de acuerdo a las le3es de la mec9nica de5uidos)

RADIACIÓN

8a radiaci!n presenta una di/erencia /undamental respecto a laconducci!n 3 la convecci!n: las sustancias 7ue intercambian calor notienen 7ue estar en contacto1 sino 7ue pueden estar separadas por unvacío) 8a radiaci!n es un t4rmino 7ue se aplica gen4ricamente a todaclase de /en!menos relacionados con ondas electromagn4ticas) "lgunos

/en!menos de la radiaci!n pueden describirse mediante la teoría deondas1 pero la 6nica explicaci!n general satis/actoria de la radiaci!nelectromagn4tica es la teoría cu9ntica) En +?-.1 "lbert Einstein sugiri!7ue la radiaci!n presenta a veces un comportamiento cuanti(ado: en ele/ecto /otoel4ctrico1 la radiaci!n se comporta como min6sculospro3ectiles llamados /otones 3 no como ondas) 8a naturale(a cu9nticade la energía radiante se *abía postulado antes de la aparici!n delartículo de Einstein1 3 en +?-- el /ísico alem9n &ax Planc@ emple! la

http://www.blogger.com/nullhttp://www.blogger.com/nullhttp://www.blogger.com/nullhttp://www.blogger.com/null


4/16

teoría cu9ntica 3 el /ormalismo matem9tico de la mec9nica estadísticapara derivar una le3 /undamental de la radiaci!n) 8a expresi!nmatem9tica de esta le31 llamada distribuci!n de Planc@1 relaciona laintensidad de la energía radiante 7ue emite un cuerpo en una longitudde onda determinada con la temperatura del cuerpo) Para cada

temperatura 3 cada longitud de onda existe un m9ximo de energíaradiante) S!lo un cuerpo ideal =cuerpo negro> emite radiaci!na;ust9ndose exactamente a la le3 de Planc@) 8os cuerpos reales emitencon una intensidad algo menor)

Taba! "# R#!$%a"&!P#'( "# T#)*#'a%$'a!+ a %'a,-! "# a &/0%$" "# a ,a'0a+ "

T0#)*&4)0

T1 T2 T3 T6 T5 T7 T

- A?),+ B.)+ ,D)+. ,B)B ,+)?D ,+)+? ,. A)B AD)D. B)?+ B-)AD ,)BD ,A)-, ,,

+- D+)?D .A)B? A,) B.)+ B-)- ,D)-. ,.

+. D). .)B A.)? B)-? B,)D+ ,?)B ,D,- D?)B? -)A AD). B?)?A BA)B B-) ,,. +)-. ,)++ A?)+, A+)-, B.)B. B+)A ,?B- ,)., B), .-),? A+)?? B)BB B,), B-B. B). A)-B .-)? A,). B)D, BB), B+A- A)- A). .+)A AB)-D BD),+ BB).? B+A. A).D .)-A .+) AB)B BD). BB)? B+.- A)?D .)BB .,)- AB). BD)D? BA)- B,.. .)A. .), .,).A AA)-A B)-? BA), B,- .)A. .)D, .,)AA AB). BD)?? BA), B,. .)A )-, .,)? AA)-A B)+ BA)B B,

D- .)A .)?, .,)AA AB)?. B)-? BA)B B,D. .)?A ),+ .,)DB AA)+A B1, BA)?D B,

V&%a9# I%#!0"a" N&. "# C&%'& 000a ; 00+A), -). - D)+ ?-AA.

D0


5/16

+- 2,)D-A 2,)B?+,B. 2,)--BAA. 2+)D-??A 2+)A?-D 2+),?.DD 2+)+-AD-

+. 2,)?+A? 2,).-B-, 2,)-?BD?B 2+)D??. 2+).ABB,, 2+)BBB??D 2+)+B?.

,- 2B)-+. 2,).DA?,. 2,)+AAA+- 2+)BDB- 2+).AD?. 2+)BDBB.D 2+)+?--

,. 2B)-?,., 2,)-D. 2,)+D??A 2+).A 2+)-D--+ 2+)B?B++ 2+),+A+-

B- 2B)+A+.- 2,)B+,.D 2,),-.?+, 2+).AD 2+),?.BA 2+)A+,-?? 2+),B,,?

B. 2B)+D?- 2,)+AA 2,),,D+B?, 2+)?-?.. 2+).DD,A 2+)A,A+ 2+),A+,A- 2B)+D,.B 2,)B-? 2,),B,-BD 2+)?+B,B 2+)A-+ 2+)A,?D. 2+),A+.

A. 2B)+. 2,)D.BA, 2,),A,?,,? 2+)?,+B? 2+)..-- 2+)ABA?.?- 2+),.,,

.- 2B),-+ 2,)D. 2,),A?-? 2+)?,. 2+)+B 2+)AA-DB 2+),.DD,

.. 2B),-.+ 2,)DD, 2,),.B-, 2+)?BB,B 2+)D+--D 2+)A.+-+A? 2+),.

- 2B),,+.+ 2,)?A?B 2,),A+A?B 2+)?BDB+ 2+)D+--D 2+)AA,?B 2+),A,.

. 2B),++D+ 2,)+DA 2,),D- 2+)?B?B. 2+)D..D? 2+)A.,BD. 2+),D.+

D- 2B),,-A 2,)D+A.B 2,),D+D?- 2+)?A.-D 2+)D..D? 2+)A.,BD. 2+),?.

D. 2B),,+.+ 2,)D-?B+ 2,),D.-BA 2+)?A.A 2+)AAD 2+)A.?+D? 2+),DBB.

Taba "# F$?T0#)*&

4)0

;? ? 1 ;? ? 2 ;? ? 3 ;? ? 6 ;? ? 5 ;? ? 7 ;? ? 8

- ,?,,A ,,?A,)A +DDB.)A +A+A) ++.)B, ?DD?)A AA+),

. BA.A) ,..)A ,BA?D)- +?D.A) +D+)AA +AA,A) +,.-)D

+- B.)A B-A+) ,..,+) ,+D,) +)D, ++.)- +A-D,)

+. BD?-) B+)A ,D,).B ,,-, +?-)+ +??B) +A,D)A

,- B?--- B,-+) ,DB+D)BB ,BA-.), ,-+)A +DDB)- +.,+),

,. B?B?.), BB,-D), ,DD.A)+B ,BDA ,-AD+)B +DDD)A +.A),

B- A--+?), BB.+?), ,+--) ,A-+) ,-D.)A +D?).B +.?)-

B. A-A?D) BB?-A ,BD+), ,AB,.) ,--?,) ++A +.+)?A- A-A+A)A BB?,A) ,ABB) ,ABD,)A ,+--B)A +,+B) +.?--)+

A. A-,,)A BA--) ,.D,), ,AAD)A ,+-,) +,D?)DB +.?.?).

.- A-.+), BA,B) ,A).B ,A.BB) ,++D-),A +B.,).B +-,+)?

.. A-B-)A BA,,)A ,D+-)?B ,A,D), ,+,)D, +AA), ++BA)

- A+-B)A BABB-)A ,A,) ,AD?), ,+,)D, +AA?) ++-.)+

. A-?+B) BA+A ,DD)BB ,AD-.), ,+BAA)? +.-+) ++A)D

D- A++,+) BA.- ,?B?)DB ,ADD ,+BAA)? +.-+) ++D)A

D. A+-B)A BA.+D) ,?+)BB ,ADB), ,+,-B)., +.), +,,+)-

Taba "# Ca&' P#'"0"&E,#%& *#'"0"&

2*#'"0"&

3*#'"0"&

6*#'"0"&

5*#'"0"&

7*#'"0"&

8*#'"0"

@, A)-ADAD .),?+-B .)D-D-. .)?DA? )+A.+, )BB+?,- )AB?D

B A)B.BD A).D-,B .),.A.A- .).AA. .)D+?. .)?D-D )++DD,

A A),,-DA A)D-D.A. .)-?..BB .)B?+D .)B,BA. .)B-B?. .)??ADB


6/16

. A)++?D A).?.A, .)--.+B? .)B-?+B- .)...?+ .)D.B,, .)?B.A.

A)-B?A A).,BD, A)?.AA? .),+D.. .).+AB? .)D++?.D .)?-+B

D A)--.?-- A)A?+?- A)?,+?-B .),BB.D. .)A?,+D? .)D-,?D, .).,D

B)?.?, A)ADA-, A)?,?B .),+B.B .)A?B. .)D+- .)D-D

? B)?+?B+ A)ABD+D? A)D+D,. .)+?AD .).,+?++ .)DA. .).DDB

+- B)?,..B A)AB..A A),. .)+.D?+ .)A.-B. .)?A, .).+,-++ B)?-?.+ A)A,B,?B A)..?BA .)+DD,B .)AAA+.- .)AB-? .)A.B

+, B)?+.A A)A++-A+ A)A??AA .)+DB+B+ .)ABD,? .)..?, .)A+B

+B B)?B+- A)A++. A)A.-AB .)+.DD? .)A,+A+ .)A,A. .)B,D

+A B)DAA A)A-B?- A)BA? .)++?. .)A,+A+ .).-? .)B.+-

+. B)A. A)A+D.? A)B+?DA .)+.?.B .)A,B. .)AA .)B+B

+ B)D-B-? A)BA- A),D-DB .)+.B?B .)A,B. .)AA .),?.-

+D B)DAA A)B?D A),B- .)+.B.,D .)ABAD. .)A--DD .),--


7/16

,

$A. 2D)A-A-AD+

+

-)--,B+?

$. 2),,.

-)--D.B?

$D 2.)B-+-,D

A

-)--?A,AD

$D 2A),AAABA?

D

-)-+-??..D

T4)0 Ca*#'.12

Ca*#'.13

Ca*#'.16

Ca*#'.15

Ca*#'.17

Ca*#'.18

Ca*#'.1@

- 2-)AB.+A 2-),+,AAB 2-)++A-A- 2-)-A?DDD 2-)-+A,D 2-)--A?? 2-)--A. 2-)+D+.? 2-).A-D? 2-)A+AD 2-),A?+D 2-)+ADD 2-)-DAB+ 2-)-.?,D

+- 2+)-+?A, 2-)??.BA 2-).DB, 2-)A+DD. 2-),?,?,A 2-),+ABB, 2-)+B+

+. 2+)+,D,,+ 2-)B,DD? 2-)?D+?+ 2-).,+., 2-)B?,A 2-)B-D- 2-),A.A

,- 2+),-+D. 2-)?-,A+ 2-)DDA 2-)-A?A 2-)AD-A 2-)B-,-B 2-)B+A-

,. 2+),AB 2-)?A.,? 2-),BDB 2-).B,- 2-).+?A 2-)A,+D- 2-)B.?B.

B- 2+),D,?. 2-)?D-- 2-)..?, 2-)??- 2-).ADAA 2-)A.+AB 2-)B,,,

B. 2+),??,- 2-)???BB. 2-)-.DA 2-)D--A? 2-).D--, 2-)A,+,B 2-)A-?,?

A- 2+)B+.-?+ 2+)-+A?D+ 2-)? 2-)D,+?, 2-).?-,D? 2-)A?+, 2-)A+,

A. 2+)B,D--. 2+)-,.D 2-)?-?- 2-)DB?B 2-)-.-A 2-).++-- 2-)AB,+

.- 2+)BB,-? 2+)-B+, 2-)?+?+D 2-)DA.,, 2-)-?AD? 2-).+-?D 2-)ABB

.. 2+)BADDDD 2+)-A,, 2-)?BB,- 2-)D-+.B 2-)+?B,. 2-).,+-?B 2-)AA.?

- 2+)BB+B 2+)-B-. 2-)?+?+D 2-)DA.,, 2-)-?AD? 2-).+-?D 2-)ABB

. 2+)B.-B, 2+)-.D- 2-)?,?-B+ 2-)D,-+ 2-)+?B,. 2-).,..? 2-)AA.?

D- 2+)BA+ 2+)-BA 2-)?+?+D 2-)DA+? 2-)-?AD? 2-).+..?D 2-)AB+?

D. 2+)B.-.,D 2+)-AA.AB 2-)?,A.A 2-)D.DB+ 2-)B., 2-).+..?D 2-)ABB

T %5 %1 %15 %2 %25 %3 %35


8/16

)0. 2+A)-. 2,,)- 2,.). 2,D),A 2,)-, 2,),+ 2,)A+

+- 2+)+ 2,D)A. 2BB)B? 2BD)?? 2A-)BA 2A+)+ 2A,)-?

+. 2+D). 2B-),? 2B)+ 2A+)? 2AA)?, 2A). 2AD)B

,- 2+), 2B-) 2B)AD 2AB). 2AD), 2A?)-, 2A?)?,. 2+)D. 2B+).A 2B?)A. 2A.)-+ 2A).B 2.-)A 2.+)B

B- 2+)?A 2B+)?B 2A-)-B 2A.)D 2A?),+ 2.+)B+ 2.,)-.

B. 2+?), 2B,),. 2A-).. 2A),+ 2A?)?, 2.+)?+ 2.,).

A- 2+?)AD 2B,) 2A-)?, 2A)D 2.-)B 2.,)B. 2.B),B

A. 2+?)AB 2B,), 2A+)-+ 2A)D 2.-)A? 2.,).A 2.B).+

.- 2+?).B 2B,)D+ 2A+),+ 2AD)-D 2.-) 2.,)DB 2.B)D+

.. 2+?)A 2B,)?, 2A+)B, 2AD)+ 2.-)? 2.,)?A 2.B)?,

- 2+?)B 2B,)?+ 2A+)A+ 2AD)A+ 2.+)+D 2.B)B, 2.A),

. 2+?)DB 2BB)-+ 2A+) 2AD)A 2.+)+D 2.B),, 2.A),D-

2+?), 2B,)D. 2A+) 2AD)A 2.+), 2.B)B, 2.A),?D. 2+?)D, 2BB), 2A+)? 2AD) 2.+), 2.B)B, 2.A)B?

L&/0%$" 4) Á'#a S$*#'(0a P#"0#%#-)-. -)--+.D+ 2-)-B-.A-)+ -)--B+A, 2-)-BB??+

-)+. -)--AD+, 2-)-A+DDB-), -)--,B 2-)-A.,+

-),. -)--D.A 2-)-A?,B+-)B -)--?A,. 2-)-A??+

-)B. -)-+-?? 2-)-AD

'


9/16

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

. minutos

DISTANCIA

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

+- minutos

DISTANCIA


10/16

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

+.minutos

DISTANCIA

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

,- minutos

DISTANCIA


11/16

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

,.minutos

DISTANCIA

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

B- minutos

DISTANCIA


12/16

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

B.minutos

DISTANCIA

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

A- minutos

DISTANCIA


13/16

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

A.minutos

DISTANCIA

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

.- minutos

DISTANCIA


14/16

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

..minutos

DISTANCIA

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

- minutos

DISTANCIA


15/16

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

.minutos

DISTANCIA

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

D- minutos

DISTANCIA


16/16

+ , B A . D-

+

,

B

A

.

D

D.minutos

DISTANCIA

C&$!0&#!"l observar las gr90cas mientras se acercan al r4gimen permanente se nota

7ue la temperatura comien(a a llegar a un punto estable a pesar de comen(ar3 calentase a distintas temperaturas iniciales1 mientras 7ue la gr90ca de calorconducido 3 perdido se muestra 7ue el calor se pierde a ma3or distancia1 deacuerdo a la le3 de en/riamiento de neFton) "l calcular el per0l detemperaturas1 se demuestra la correcta reali(aci!n de c9lculos debido a lapoca di/erencia de la experimental 3 la calculada)

Documents

FFT Calorimetria