Cuestionario

1.- Si la ecuación de la primera ley de la termodinámica para un proceso, en un sistema abierto, como el realizado en esta práctica se puede escribir como:

escriba la ecuación resultante al considerar que el proceso se realizó con flujo estable (permanente) y estado estable.

2.- ¿Cuál(es) de las tres afirmaciones siguientes es (son) razonable (s) considerar para este caso?

Para esta práctica es factible considerar que:

Ya que no se está realizando algún trabajo al sistema y dado que el fluido utilizado es un líquido no puede existir trabajo de expansión, ya que las propiedades de los líquidos son incompresibles.

3.- Aplicando el principio de continuidad, ¿cómo consideraría el módulo de la velocidad de salida con respecto al módulo de la velocidad del agua de entrada?

Ya que el sistema opera bajo régimen estacionario y el área de la sección transversal de la manguera utilizada es igual en toda su extensión, se puede considerar que el módulo de las velocidades tiene la misma magnitud.

4. ¿Es válido cuantificar la variación de la entalpía específica Δh, como Δh = cp ΔT? Explique.

Es válido, ya que , además de que la presión en el experimento es constante, y esta expresión es válida para cualquier fluido.

5. Calcule el flujo de masa que nos resulta con la primera ley de la termodinámica.

6. Determine el flujo de masa exp m obtenido experimentalmente y compárelo con el obtenido en la pregunta anterior.

Conclusiones

Los sistemas termodinámicos abiertos son aquellos en los cuales hay transferencia tanto de energía como de masa. Para su estudio es necesario modelar de manera teórica su comportamiento, estos modelos deben ser validados mediante experimentaciones que se puedan realizar en un laboratorio. Para poder llevar acabo un buen experimento, y por ende, un buen modelado teórico es importante identificar los términos que intervienen en la ecuación de la primera ley para sistemas abiertos, ya que es el tipo de sistemas que se analizaron en la práctica. Cada uno de estos elementos es importante conocerlos de la manera más objetiva posible, debido a que previene que se puedan generar errores a la hora de hacer tanto operaciones como mediciones; los elementos identificados son la diferencia de energía mecánica, el calor, el trabajo asociado y la diferencia de entalpias. Es importante tener en cuenta los elementos que se quieren obtener para no caer en redundancias o que se puedan caer en confusiones de interpretación de datos, ya que esto puede generar un error alto a la hora de efectuar las operaciones.

Cuando se tienen los elementos que se necesitan para poder hacer la ecuación de la primera ley para sistemas abiertos, lo que sigue es identificar en el dispositivo experimental usado en la práctica cómo es que se pueden obtener cada uno de ellos, ya sea de manera directa o mediante la aplicación de fórmulas que nos permitan su obtención. Es importante recalcar que esto es de vital importancia ya que si se maneja de buena manera el dispositivo y se conoce para qué funciona cada una de sus componentes podremos obtener lecturas óptimas y aproximarnos mejor al valor real.

Ya que se tienen bien identificados los elementos tanto en el dispositivo como en la ecuación, ahora si es simple realizar el balance de energía, ya que se tiene conciencia de qué elementos se van a ocupar para realizarlo, los procesos que algunos requieren para la obtención de ciertos valores necesarios para el balance y los valores arrojados por los dispositivo. Sin embargo, una parte importante de este experimento fue calcular el flujo de masa que está presente en el sistema, el cual fue necesario calcular para poder determinar otros valores importantes. Cabe mencionar que éste no sale directamente de las lecturas tomadas del dispositivo, sino que se debe tener ciertos conocimientos previos para poder determinarlo a partir de los datos arrojados por el dispositivo con el que se trabajó.

A pesar de las precauciones que se tengan al realizar un experimento, siempre es necesario determinar algunos valores de manera teórica, como lo fue en este caso el flujo de masa; esto nos puede dar una idea de cuánto se tuvo de error al tomar las lecturas, ya sea por el porcentaje de error que tenga el instrumento o por el error humano a la hora de tomar las lecturas. En este caso, el flujo de masa nos da una idea de qué tan alejado está el valor teórico del valor experimental, lo cual no solo puede atribuirse a las variaciones que se tienen a la hora de tomar las lecturas, sino también a las del medio ambiente, ya que las que se obtienen a partir del valor teórico son en condiciones óptimas de ambiente controlado, mientras que las que se realizan en el laboratorio son condiciones normales propias de la Ciudad de México.