OPERACIÓN PLANTA QUÍMICA TRANSFERENCIA DE CALOR Y OPERACIONES UNITARIAS MÓDULO N°5

GUÍA DE AUTOAPRENDIZAJE N°5 “EQUILIBRIO TÉRMICO ”

Estimados alumnos (as) junto con saludarlos, y esperando que se encuentren bien junto su familia, adjunto resumen de contenidos vistos en guías anteriores y el nuevo contenido a trabajar.

INICIO COMO SE VIO EN LA GUÍA ANTERIOR: Para poder reforzar los contenidos de capacidad calorífica y calor específico, desarrollamos en la guía

anterior un taller de ejercicios con el paso a paso para que usted pudiese aclarar sus dudas.

Recordaremos como calcular el calor especifico.

Problema: ¿Qué cantidad de calor se debe aplicar a una barra de plata de 24 kg para que eleve su

temperatura de 31°C a 110°C ?

Datos:

𝐶𝑒𝐴𝑔 = 0,056𝑐𝑎𝑙

𝑔 ∗ °𝐶

𝑚 = 24 𝑘𝑔 ∗ (1000𝑔

1𝑘𝑔) = 24000𝑔

𝑇0 = 31°𝐶

𝑇𝑓 = 110°𝐶

El problema plantea que se necesita elevar la temperatutra de una barra de Plata, y se debe calcular la

cantidad de calor necesaria para dicha variacion de temperatura:

CORPORACION MUNICIPAL DE DESARROLLO SOCIAL LICEO INDUSTRIAL EULOGIO GORDO MONEO

ANTOFAGASTA FONO FAX: 55-2231189

WWW.LICEOINDUSTRIALEGM.CL

Profesora: Ivette Tapia Castillo Nombre Estudiante: Fecha:

Módulo: Transferencia de Calor y Operaciones Unitarias (M5) Curso: 4 I

Aprendizaje Esperado 1.- Opera equipos de transferencia de calor y masa, de acuerdo con el proceso productivo y requerimientos de elaboración.

Indicador (es) de Evaluación

1.1 Mide propiedades termométricas de sólidos y líquidos que alimentan los equipos de transferencia de calor, utilizando termómetros, balanzas y manómetros, registrando sus resultados en hoja de datos en los formatos correspondientes. 1.2 Suministra el calor necesario para fundir o evaporar una sustancia química, utilizando vapor o fluidos refrigerantes, registrando los caudales y las temperaturas del proceso.

Competencias Información, uso de recursos, resolución de problemas, comunicación,

Objetivos Aprendizaje Genéricos B,D,H,I

Correo electrónico itapia@liceoindustrialegm.cl Código fhq3wai

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Tenemos la formula de calor especifico 𝐶𝑒 =∆𝑄

𝑚∗∆𝑇

Como el problema nos pide encontrar la cantidad de calor, la vamos a despejar

∆𝑄 = 𝑚 ∗ 𝐶𝑒 ∗ ∆𝑇

La variacion de temperatura la podemos escribir de la siguiente manera

∆𝑄 = 𝑚 ∗ 𝐶𝑒 ∗ (𝑇𝑓 − 𝑇0)

Ahora si podemos sustituir nuestros datos en la fórmula, de la siguiente forma:

∆𝑄 = (24000 𝑔) ∗ (0,056𝑐𝑎𝑙

𝑔 ∗ °𝐶) ∗ (110°𝐶 − 31°𝐶)

Realizando la resta de temperaturas:

∆𝑄 = (24000 𝑔) ∗ (0,056𝑐𝑎𝑙

𝑔 ∗ °𝐶) ∗ (79°𝐶)

Multiplicando los valores y eliminando las unidades correspondientes:

∆𝑸 = 𝟏𝟎𝟔𝟏𝟕𝟔 𝒄𝒂𝒍𝒐𝒓𝒊𝒂𝒔

DESARROLLO

EQUILIBRIO TÉRMICO Es el estado en el que se igualan las temperaturas de dos cuerpos que inicialmente tenían

diferentes temperaturas. En el equilibrio térmico se habla de calor cedido y calor absorbido, donde el calor cedido es

igual al calor absorbido. La temperatura a la que tiene lugar el equilibrio térmico se puede calcular fácilmente teniendo en cuenta que el calor absorbido por el cuerpo que se calienta es exactamente igual al desprendido por el cuerpo que se enfría.

Q1 = Q2

m1*Ce1*(T– T1) = m2*Ce2*(T2 - T)

Donde: T1 o Ti = temperatura cedido por el primero T2 o TF = temperatura absorbido por el segundo CALOR ABSORBIDO Es el calor que el cuerpo de mayor temperatura cedió al cuerpo de menor temperatura. CALOR CEDIDO Es el calor que perdió el cuerpo. EJEMPLOS:

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1.- Se mezclaron 5 Kg. de agua hirviendo con 20 Kg. de agua a 25 ºC en un recipiente. La temperatura de la mezcla es de 40 ºC. Si no se considera el calor absorbido por el recipiente. Calcular el calor entregado por el agua hirviendo y el recibido por el agua fría. Nota: No olvidar que el agua hierve a 100°C

Q1 = Q2

m1*Ce1*(T– T1) = m2*Ce2*(T2 - T)

2.- Un recipiente de aluminio de 2,5 Kg. contiene 5 Kg. de agua a la temperatura de 28°C. Que cantidad de calor se requiere para elevarles la temperatura hasta 80°C.

CIERRE

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ACTIVIDAD DE AUTOEVALUACIÓN

Para finalizar esta Guía y saber cuánto has aprendido, reforzaremos el concepto de equilibrio térmico con el siguiente ejercicio.

EJERCICIO: Se tienen 200 gr. de cobre a 10°C. Que cantidad de calor se necesita para elevarlos hasta 100°C. Si se tienen 200 gr. de aluminio a 10°C y se le suministra la misma cantidad de calor suministrada al cobre. ¿Quién presenta la mayor temperatura?

Luego desarrolla de forma ordenada los ejercicios que se dejaran a continuación:

1. En un recipiente que contiene 5000 gr, de agua a 20°C se coloca a 100°C un bloque de hierro de

500 gr.

¿Cuál debe ser la temperatura de equilibrio, su se supone que el recipiente no recibe mi cede

calor.?

2. Calcular las cantidades de calor que elevara la temperatura desde 18°C hasta 80°C de:

a) 12 Kg. de plomo

b) 12Kg. de aluminio

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3. ¿Qué cantidad de calor se libera cuando 50 gr. de agua contenida en un vaso de aluminio de

40gr. se enfría em 60°C.?

4. Se tiene un tanque que contiene 20.000 gr. de agua a 10°C.

¿Cuántas kilocalorías absorbe cuando se calienta hasta 40°C?

Estimados alumnos (as)

Recuerden que en el proceso de aprendizaje debemos trabajar en conjunto, para ello usted debe guardar o reunir las evidencias de su trabajo en cuadernos, carpetas, impresiones, etc., los cuales serán recepcionados

(Según indicaciones de su profesora).No olvide que la retroalimentación lo ayuda a incentivar su reflexión adquiriendo de mejor manera los contenidos, es por esto que se recomienda hacer las guías para poder aclarar

sus dudas y/o consultas a través de las vías de contacto ya enviadas: itapia@liceoindustrialegm.cl o mediante la plataforma Classroom

Saludos Cordiales Ivette Tapia Castillo

Autoevaluación de Desempeño Te invito a que evalúes tu propio proceso de aprendizaje, mediante una pauta de observación.

INDICADORES SI NO Comentario

Me siento comprometido(a) con el trabajo que debo desarrollar en el módulo 5.

Mi disposición frente a las actividades que me indican realizar en las guías de trabajo de M5 ha sido la correcta.

Siento que he dado mi mayor esfuerzo para superar las dificultades que encuentro en el módulo 5.

Considero que he aprovechado todas las tecnologías sugeridas para poder aclarar las dudas que encuentro en las Guías de módulo 5.

Me siento satisfecho(a) con el trabajo que he realizado para poder aprender los contenidos de módulo 5.

Siento que he cumplido de manera oportuna y en los tiempos estipulados con mis trabajos entregados en el módulo 5.