ENUNCIADO

01 Conceptos Básicos

Calor y otras formas de energía

Ejercicio guiado

Se va a calentar una bola de agua de 20 cm de diámetro desde 20ºC hasta una temperatura promedio de 90ºC.

Determine la cantidad de energía que necesita ser transferida a la bola.

Enunciado

Bola de agua

E

Como la temperatura de la bola pasa de ser 20ºC en el estado inicial y 90ºC en el estado final, las propiedades necesarias se calcularán en la temperatura promedio.

Cº552

9020

2

finalinicial

media

TTT

Para el cálculo de las propiedades, utilizaremos las tablas de propiedades proporcionados en esta unidad (se realizará a continuación). Las propiedades de la bola de aluminio permanecen

constantes.

planteamiento

1. Dibuja el esquema del problema

2. Introduce las condiciones de contorno y las

propiedades de los materiales y fluido

3. Define las hipótesis

Las propiedades necesarias para este ejercicio son la densidad (ρ) y la capacidad calorífica (cp). Como en este ejercicio el fluido es agua, se utilizarán las tablas referidas al agua (Tablas-420)

Como se observa, la tabla no proporciona los valores a la temperatura media de este ejercicio (55 ºC), por lo que se tendrán que realizar interpolaciones lineales para el cálculo de las propiedades. En este caso se tendrá que interpolar entre 40ºC y 60ºC, ya que la temperatura a la que se quieren calcular las propiedades se encuentra entre ellas.

resolución4. Identificar la tabla correspondiente al fluido

en cuestión

Cálculo de propiedades

1. Se dibujará el punto correspondiente a la densidad a la temperatura de 40ºC

Densidad ρ (kg/m3)

Temperatura

T (ºC)40

992,3

983,2

60

55

ρ (T=55ºC)

1

23

3C55ºT

C55ºT kg/m475,9854055

3,992

4060

3,9922,983P

x

y

2. Se dibujará el punto correspondiente a la densidad a la temperatura de 60ºC3. Se unen los dos puntos con una línea

4. Como es una interpolación lineal, la densidad a la temperatura de 55ºC será la mostrada

5. Para calcularlo utilizaremos calcularemos la pendiente (P) mediante los puntos 1-2 y 1-3

resolución5. Metodología de interpolación

Cálculo de propiedades

De la misma manera y utilizando la misma tabla, se calculará el cp

inicialfinal3

inicialfinal12 6TTcDTTVcTTmcE pesferappatransferid

Cº2090C)kJ/kg·º25,4180(2,06

)kg475,985( 33

m

E atransferid

kJ/kgK 25,4180C55ºT

pc

kJ9,1207atransferidE

resolución6. Calcular propiedades

7. Plantear cálculo de energía

www.mondragon.edu/muplus

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