Fundamentos de termodinámica
La termodinámica describe la teoría general de los procesos de conversión de energía y materia. Los fundamentos termodinámicos se ocupan del comportamiento de sistemas en el caso de cambios de temperatura.
Termodinámica
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Las variables de estado termodinámicas describen las propiedades mensurables de un sistema. Cada estado de equilibrio térmico puede describirse claramente por medio de variables de estado.
Variables de estado termodinámicas
Introducción experimental a la medida de temperatura: métodos, aplicaciones, características
Contenido didáctico/ensayos
- estudio de los fundamentos de la medida de temperatura
- aprender los distintos métodos, sus aplicaciones y sus peculiaridades
- métodos no eléctricos: termómetros llenos de gas y líquido, termómetros bimetálicos, tiras de medición de temperatura
- métodos eléctricos: termopar, termómetro de resistencia Pt100, termistor NTC
- determinación de la humedad del aire con un psicrómetro
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Estudio de un comportamiento de temperatura no estacionario, así como de saltos de temperatura definidos
Contenido didáctico/ensayos
- familiarización con diferentes procedimientos de medición de temperatura:
- procedimientos no eléctricos: termómetro de líquido, termómetro bimetálico
- procedimientos eléctricos: termopar tipo K, termómetro de resistencia Pt100, termistor NTC
- determinación de la humedad del aire con un psicrómetro
- familiarización con el funcionamiento de los instrumentos de medición de temperatura individuales
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Medición de la sobrepresión y depresión con diferentes aparatos de medición
Contenido didáctico/ensayos
- familiarización con 2 procedimientos de medición diferentes:
- procedimiento directo con manómetro de tubo en U y manómetro de tubo inclinado
- procedimiento indirecto con manómetro de Bourdon
- modo de funcionamiento de un manómetro de Bourdon
- calibración de manómetros mecánicos
Cámara climática con humedad regulable; comparación de cuatro métodos de medición
Contenido didáctico/ensayos
- métodos de medición de la humedad del aire
- medición de humedad psicrométrica
- medición de humedad higrométrica
- medición de humedad capacitiva
- parámetros para la descripción de la humedad del aire
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Cambio isotérmico e isocórico del estado del aire
Contenido didáctico/ensayos
- estudiar a través de un ensayo las leyes que rigen los cambios de estado de los gases
- cambio de estado isotérmico, ley de Boyle-Mariotte
- cambio de estado isocórico, segunda ley de Gay-Lussac
Determinación del exponente adiabático según Clément-Desormes
Contenido didáctico/ensayos
- determinación del exponente adiabático según Clément-Desormes
- cambio de estado adiabático del aire
- cambio de estado isocoro del aire
El transporte de calor se produce de dos modos fundamentalmente diferentes: Se diferencia entre el transporte de calor relativo a la materia (convección y conducción de calor) y el no relativo a la materia (radiación).
Transporte de calor
Análisis de la conductividad térmica de diferentes metales
Contenido didáctico/ensayos
- descripción del transcurso del tiempo hasta alcanzar el estado estacionario
- cálculo de la conductividad térmica λ de diferentes metales
- cálculo de la resistencia térmica de la probeta
- transferencia de calor de diversas probetas conectadas en serie
- influencia de la longitud de la probeta en la transferencia de calor
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Determinación del coeficiente de conductividad térmica en fluidos líquidos y gaseosos
Contenido didáctico/ensayos
- conducción de calor estacionaria en gases y líquidos:
- determinación de la resistencia térmica de los fluidos
- determinación de conductividades térmicas λ para fluidos diferentes con distintas temperaturas
- conducción de calor no estacionaria en fluidos:
- interpretación de los estados no estacionarios durante el calentamiento y la refrigeración
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Análisis de la conducción de calor y la convección utilizando una aleta refrigeradora como ejemplo
Contenido didáctico/ensayos
- influencia de la conducción de calor y la convección sobre la transferencia de calor
- influencia de la convección natural y forzada sobre la transferencia de calor
- cálculo de las transferencias de calor convectivas
- influencia de diversos materiales sobre la conducción de calor
- influencia de la longitud de probeta sobre la transferencia de calor
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Cálculo de transferencias de calor convectivas en diferentes formas geométricas: placa plana, cilindro, haz de tubos
Contenido didáctico/ensayos
- convección libre y forzada
- cálculo de transferencias de calor convectivas en diferentes formas geométricas
- placa plana
- cilindro
- haz de tubos
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Influencia de las diversas superficies en la transferencia de calor
Contenido didáctico/ensayos
- comprobar la ley de la distancia de Lambert
- comprobar la ley de Stefan-Boltzmann
- comprobar la ley de Kirchhoff
- análisis del comportamiento no estacionario
- elaboración de balances de potencia
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Estudio de la radiación térmica y luminosa; radiador térmico y termopila para el estudio de la radiación térmica
Contenido didáctico/ensayos
- primera ley de Lambert
- segunda ley de Lambert
- ley de Stefan-Boltzmann
- leyes de Kirchhoff
- absorción de radiación
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Estudio de la conducción de calor en cuerpos sólidos
Contenido didáctico/ensayos
- conducción de calor lineal (pared lisa)
- determinación de perfiles de temperatura en diferentes materiales
- determinación del perfil de temperatura en una avería
- determinación de la conductividad térmica λ
- conducción de calor radial
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Estudio de las propiedades aislantes de típicos materiales de construcción
Contenido didáctico/ensayos
- determinación de la conductividad térmica λ de diferentes materiales
- determinación de la resistencia térmica
- conductividad térmica λ de varias muestras conectadas en serie (hasta un grosor de 50mm)
Conducción de calor lineal en muestras metálicas; distribución de la temperatura en estado no estacionario
Contenido didáctico/ensayos
- conducción de calor en un caso estacionario
- conducción de calor en un caso no estacionario
- curvas de temperatura-tiempo
- cálculo de la conductividad térmica λ de diferentes metales
Transferencia de calor entre el elemento calefactor y la pared del depósito por convección y radiación
Contenido didáctico/ensayos
- ensayos en vacío
- transferencia de calor por radiación
- determinación del coeficiente de radiación
- ensayos bajo presión ambiental o sobrepresión
- transferencia de calor por convección y radiación
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Se denomina fase a un estado gaseoso, líquido o sólido. Se denomina transición de fase a la transición de una fase a otra.
Transición de fase
Medición de presión y temperatura en una caldera de vapor
Contenido didáctico/ensayos
- registro de la curva de vapor de agua
- representación de la relación entre presión y temperatura en un sistema cerrado
- medición de la presión y la temperatura
Medición de presión y temperatura en una caldera de vapor, evaluación de ensayos basadas en software
Contenido didáctico/ensayos
- registro de la curva de vapor de agua
- representación de la relación entre presión y temperatura en un sistema cerrado
- medición de la presión y la temperatura
Diferentes formas de ebullición en un tubo calentado exteriormente
Contenido didáctico/ensayos
- observación de los tipos de flujo típicos de la evaporación
- flujo monofásico de líquido
- ebullición subenfriada
- flujo de burbujas en émbolo
- flujo anular
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Visualización de diversos regímenes de ebullición en un depósito a presión transparente
Contenido didáctico/ensayos
- visualización de diversos regímenes de ebullición
- ebullición por convección libre
- ebullición nucleada
- ebullición pelicular
- transferencia de calor
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Medición de la transferencia de calor en condensación en gotas y condensación en película
Contenido didáctico/ensayos
- condensación en gotas y en película
- determinación del coeficiente de transferencia de calor
- influencia de la presión, la temperatura y los gases no condensables en el coeficiente de transferencia de calor
