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Problema de temperatura y cantidad de calor:

1-Un bloque de Hormigón de masa M=2 Kg a temperatura inicial T=40ºC y calor específico Ce=0.2 Kcal/Kg.ºC se introduce en un litro de Agua de masa M=1 Kg a temperatura T=20ºC y calor específico Ce=1.0 Kcal/Kg.ºC. Calcula la temperatura final Tf de equilibrio.

Variación de la cantidad de calor de un cuerpo D Q:

D Q [Kcal]= M [Kg] x Ce [Kcal/Kg.ºC] x (Tfinal – Tinicial) [ºC]

Hormigón: D Qh = 2 x 0.2 x (Tf – 40º) = 0.4 (Tf – 40º) [Kcal]

Agua: D Qa = 1 x 1.0 x (Tf – 20º) = 1.0 (Tf – 20º) [Kcal]

La temperatura final Tf tendrá un valor intermedio ente 20º y 40º. El calor que pierde el hormigón (observar su valor negativo) será igual al ganado por el agua (valor positivo). Si sumamos ambas ecuaciones: D Qh + D Qa = 0

Hormigón+ agua: 0 = 0.4(Tf – 40) + (Tf-20) = 0.4Tf – 16 + Tf – 20 = 1.4Tf – 36

Despejando la Temperatura final Tf: 1.4 Tf = 36;

Tf = 36 / 1.4 = 25,71ºC

Una vez hallada la temperatura final de equilibrio Tf = 25.71ºC, es fácil comprobar la cantidad de calor Q perdida (-) por el hormigón y ganada (+) por el agua:

Hormigón: D Qh = 0.4 (25.71 – 40º) = -5.71 [Kcal]

Agua: D Qa = 1.0 (25.71 – 20º) = +5.71 [Kcal]

2-Un cine contiene un volumen de 1000 m³ de aire inicial (A) procedente del exterior, a una temperatura seca de 17ºC y una temperatura húmeda de 15ºC. Durante la película el público asistente calienta el aire hasta unas condiciones (B) y luego lo humedece por evaporación adiabática del sudor hasta unas condiciones (C) de 27ºC de temperatura seca y del 65% de humedad relativa.



è Calcular todas los parámetros físicos del aire inicial (A), el aire calentado (B) y del aire humedecido (C).
è Calcula el incremento de entalpía del aire calentado y el incremento de humedad absoluta del aire humedecido, así como la cantidad total de calor y agua aportada, indicando sus unidades.
è Calcula la proporción de una mezcla de aire (A) exterior con aire (C) humedecido para resultar una aire (D) mezclado con una temperatura seca de 24ºC.


Propiedad física

Aire (A) inicial

Aire (B) calentado

Aire (C) humedecido

Aire (D) Mezclado

Unidad física

Temperatura seca

17

39

27

24

º C

Humedad absoluta

10

10

15

13.5

GVA/KgAS

Humedad relativa

80

22

65

70

%

Temperatura húmeda

15

22

22

20

º C

Temp.de punto de rocío

13.8

13.8

20

18.2

º C

Entalpía

10.2

15.7

15.7

13.9

Kcal/KgAS

Volumen específico

0.830

0.875

0.865

0.860

M³/Kg

Volumen

1000

1000

1000

1000

Masa

1205

1142

1156

1162

Kg


D E = 15.7 -10.2 = 5.5 Kcal/KgASD W = 15 - 10 = 5 gVA/KgAS

D Q = 5.5 Kcal/KgAS x 1205 Kg = 6627.5 KcalD H = 5 gVAl/KgAS x 1142 Kg = 5710 gVA = 5.71 litros agua

Ma + Mc = 1 [coeficientes de la mezcla]
Td = Ta x Ma + Tc x Mc = Ma x 17º + (1-Ma) x 27º = 24º
Ma (17 - 27) = 24 -27
Ma = -3 / -10 = 0.3 = 30% aire AMc = 1 - 0.3 = 0.7 = 70% aire C

Wd = Ma x Wa + Mc x Wc = 0.3 x 10 + 0.7 x 15 = 13.5 gVA/KgAS

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