Absortividad, ecuación general de la conservación de la energía

INTEGRANTES:

Marlon Estrella

Juan Carlos Figueroa

Erick Fajardo

Karen Ortiz

Rachele Piovanelli

ABSORTIVIDAD

La absortividad de una solución es la cantidad de luz que ésta es capaz de absorber.

La absortividad es directamente proporcional a la conductividad del soluto presente en la solución absorbente.

Si la concentración de la solución está expresada en moles por litro, entonces estaremos hablando de absortividad molar. Si la concentración está expresada en gramos por litro, entonces tendremos como resultado la absortividad específica de la solución.

Ley de Lambert - Beer

Transmitancia (T).- Es la fracción de radiación incidente que se transmite por la

solución: T = P/P0

La transmitancia varía de cero a uno.

La transmitancia puede ser expresada como porcentaje.

Absorbancia (A).- Es la cantidad de radiación absorbida por la solución:

A = - log T

Cuando no se absorbe radiación, A = 0 y T = 1.

La absorbancia también se llama densidad óptica y suele ser designada como E.

La importancia de la absorbancia es que es un parámetro directamente proporcional a la concentración de la especie absorbente:

A = εbc (Ley de Lambert – Beer)

donde:

ε, es el coeficiente de extinción o absortividad molar (cm-1 M-1),

b, es la longitud del trayecto óptico (cm),

c, es la concentración molar del analito (M).

La absortividad molar es una propiedad característica de la especie absorbente que indica cuanta luz se absorbe a una determinada longitud de onda.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

La primera ley de la termodinámica, también conocida como principio de conservación de la energía.

La energía se puede transferir hacia un sistema, o hacia afuera de éste, por medio de calor, trabajo y flujo de masa, y que la energía total de un sistema simple consta de las energías interna, cinética y potencial:

La energía es una propiedad y el valor de una propiedad no cambia a menos que cambie el estado del sistema.

En ausencia de efectos significativos eléctricos, magnéticos, de

movimiento, gravitatorios y de tensión superficial, el cambio en la energía total de un sistema es el cambio en la energía interna; es

decir

En el análisis de la transferencia de calor, es usual tener interés

únicamente en las formas de energía que se pueden transferir como resultado de una diferencia de

temperatura; es decir, el calor o energía térmica.

En esos casos resulta conveniente escribir un balance de calor y tratar

la conversión de las energías nuclear, química, mecánica y eléctrica hacia energía térmica como generación de

calor.

Balance de energía para sistemas cerrados (masa fija)

Un sistema cerrado consta de una masa fija. La energía total E para la mayor

parte de los sistemas que se encuentran en la práctica consiste en la energía

interna U.

Éste es en especial el caso para los sistemas estacionarios, ya que no

comprenden cambios en la velocidad o elevación durante el proceso.

En ese caso, la relación del balance de energía se reduce a

Cuando el sistema sólo comprende transferencia de calor y ninguna interacción de trabajo cruza su frontera, la relación del balance de energía se reduce todavía más hasta:

donde Q es la cantidad neta de la transferencia de calor que entra o sale del sistema. La anterior es la forma de la relación del balance de energía que se usará con más frecuencia al tratar con una masa fija.

En ausencia de cualesquiera interacciones de trabajo, el cambio en el contenido de energía interna de un sistema cerrado es igual a la transferencia neta de calor.

Balance de energía para sistemas de flujo estacionario

Un gran número de aparatos de ingeniería, como los calentadores de agua y los radiadores de los automóviles, implica flujo de masa, hacia adentro y hacia afuera de un sistema, y se consideran como volúmenes de control.

El término estacionario significa ningún cambio con el tiempo en una ubicación específica.

La cantidad de masa que fluye a través de una sección transversal de un aparato de flujo, por unidad de tiempo, se llama gasto de masa o razón de transferencia de masa y se denota por m.

Un fluido puede fluir hacia adentro o hacia afuera de un volumen de control a través de tubos o ductos.

El volumen de un fluido que fluye por un tubo o ducto por unidad de tiempo se llama gasto volumétrico V, y se expresa como:

Para un sistema de flujo estacionario con una entrada y una salida, la razón de transferencia de masa hacia adentro del volumen de control debe ser igual a la velocidad del flujo de masa hacia afuera de él; es decir, m ent = m sal = m.

Cuando los cambios en las energías cinética y potencial son despreciables, que es el caso más común, y no se tiene interacción de trabajo, el balance de energía para tal sistema de flujo estacionario se reduce a (figura 1-18).

Balance de energía en la superficie

El calor se transfiere por los mecanismos de conducción, convección y radiación y, a menudo, el calor cambia de vehículos a medida que se transfiere de un medio a otro.

Una superficie no contiene volumen ni masa y, por lo tanto, tampoco energía. Por lo mismo, una superficie se puede concebir como un sistema ficticio cuyo contenido de energía permanece constante durante un proceso (precisamente como un sistema de estado estacionario o de flujo estacionario).

Balance de energía en la superficie: E· ent = E · sal

Donde Q · 1 es la conducción a través de la pared hasta la superficie, Q · 2 es la convección de calor de la superficie hacia el aire del exterior y Q · 3 es la radiación neta de la superficie hacia los alrededores

EJEMPLO 1-3 Pérdida de calor en los ductos de calefacción en un sótano

Una sección de 5 m de largo de un sistema de calefacción de una casa pasa a través de un espacio no calentado en el sótano (figura 1-21). La sección transversal del ducto rectangular del sistema de calefacción es de 20 cm * 25 cm. El aire caliente entra en el ducto a 100 kPa y 60°C, a una velocidad promedio de 5 m/s. La temperatura del aire en el ducto cae hasta 54°C como resultado de la pérdida de calor hacia el espacio frío en el sótano. Determine la razón de la pérdida de calor del aire en el ducto hacia el sótano en condiciones estacionarias. Asimismo, determine el costo de esta pérdida de calor por hora si la casa se calienta por medio de un calefactor de gas natural que tiene una eficiencia de 80% y el costo del gas natural en esa zona es de 1.60 dólar/therm (1 therm 100 000 Btu 105 500 kJ).

GRACIAS…!