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Suministro inteligente de energía térmica (página 2)



Partes: 1, 2

La temperatura es una medida del calor o
energía térmica de las partículas en una
sustancia. Como lo que medimos en su movimiento medio, la
temperatura no depende del número de partículas en
un objeto y por lo tanto no depende de su tamaño. Por
ejemplo, la temperatura de una pequeña cantidad de agua
hirviendo es la misma que la temperatura de una olla de agua
hirviendo, a pesar de que la olla sea mucho más grande y
tenga millones y millones de moléculas de agua más
que dicha cantidad de agua.

Cuando calentamos un objeto su temperatura
aumenta. A menudo se piensa que calor y temperatura son lo mismo.
Sin embargo este no es el caso. El calor y la temperatura
están relacionadas entre si, pero son conceptos
diferentes.

El calor es la energía total del
movimiento molecular en una sustancia, mientras temperatura es
una medida de la energía molecular media. El calor depende
de la velocidad de las partículas, su número, su
tamaño y su tipo. La temperatura no depende del
tamaño, del número o del tipo. Por ejemplo, la
temperatura de un vaso pequeño de agua puede ser la misma
que la temperatura de un cubo de agua, pero el cubo tiene
más calor porque tiene más agua y por lo tanto
más energía térmica total.

Escalas de temperatura

Escala Celsius

Esta escala fue establecida por el
astrónomo sueco Andrés Celsius (1701-1744). Su
punto fijo inferior es la temperatura normal de fusión del
hielo. Se obtiene colocando el termómetro en hielo
machacado y en fusión. El nivel estable que alcanza el
mercurio en esas condiciones se marca con el número cero.
Su punto fijo superior es la temperatura normal de
ebullición del agua. Se obtiene exponiendo el
termómetro a los vapores de agua hirviendo. El nivel
estable alcanzado por el mercurio en su dilatación se
marca con el número cien.

Marcados los puntos fijos, se divide el
intervalo entre 0º y 100º en 100 partes iguales y a
cada una se le da el valor de un grado Celsius o
centígrado ( 1 ºC ). La graduación
continúa de igual forma más allá de los
puntos fijos.

Escala Fahrenheit

Fue establecida por el físico
alemán Gabriel D. Fahrenheit. Su punto fijo inferior
corresponde a la temperatura de una mezcla, en partes iguales, de
hielo machacado y cloruro de amonio. Se introduce en ella el
termómetro y se marca con el número cero el nivel
alcanzado por el mercurio. Su punto fijo superior es el mismo de
la escala Celsius, es decir, la temperatura normal de la
ebullición del agua. El nivel alcanzado por el mercurio
expuesto a los vapores de agua hirviente se marca con el
número 212.

El intervalo entre 0 y 212 se divide en 212
partes iguales y cada una es un grado Fahrenheit ( 1 ºF ).
La graduación también continúa más
allá de los puntos fijos.

Relación entre las escalas Celsius y
Fahrenheit

La temperatura normal de la fusión
del hielo o 0ºC corresponde a 32ºF. Para determinarlo
basta introducir un termómetro graduado en escala
Fahrenheit en hielo fundiéndose. Comparando los intervalos
entre las temperaturas de la fusión del hielo y la
ebullición del agua de ambas escalas resulta una
proporción que permite expresar grados Celsius en grados
Fahrenheit y viceversa. Esta proporción es :

TªC = tºF – 32

100 180

Entonces…

tºC = 5·(tºF –
32º)

9

tºF =9·tºC +
32º

5

Escala Kelvin o Absoluta

Esta escala tiene sus grados iguales a los
grados Celsius, es decir, al intervalo de 100ºC corresponden
100ºK. Pero en ella existe un solo punto fijo que
corresponde a la temperatura más baja medida hasta ahora a
la que le da el valor de 0ºK y se denomina cero absoluto,
por lo tanto en la escala Kelvin no existen las temperaturas
negativas. El 0ºK corresponde a una temperatura de
-273ºC, lo que permite establecer la siguiente
relación entre ambas escalas:

tºC = tºK – 273º

tºK = tºC + 273º

Termómetro

Un termómetro es un instrumento que
sirve para medir la temperatura, basado en el efecto que un
cambio de temperatura produce en algunas propiedades
físicas observables y en el hecho de que dos sistemas a
diferentes temperaturas puestos en contacto térmico
tienden a igualar sus temperaturas.

Entre las propiedades físicas en las
que se basan los termómetros destaca la dilatación
de los gases, la dilatación de una columna de mercurio, la
resistencia eléctrica de algún metal, la
variación de la fuerza electromotriz de contacto entre dos
metales, la deformación de una lámina
metálica o la variación de la susceptibilidad
magnética de ciertas sales
paramagnéticas.

El termómetro de dilatación
de líquidos es el más conocido. Consta de una
ampolla llena de líquido unida a un fino capilar, todo
ello encerrado en una cápsula de vidrio o cuarzo en forma
de varilla. La sensibilidad que se logra depende de las
dimensiones del depósito y del diámetro del
capilar, y en los casos más favorables es de
centésimas de grado.

El rango de temperaturas en que es
más fiable depende de la naturaleza del líquido
empleado. Por ejemplo, con alcohol se logra buena sensibilidad y
fiabilidad entre -100 ºC y 100 ºC, mientras que el
termómetro de mercurio es indicado entre -30º y 600
ºC.

La capacidad calorífica de un cuerpo
es la razón de la cantidad de calor que se le cede a dicho
cuerpo en una transformación cualquiera con la
correspondiente variación de temperatura. La Capacidad
calorífica depende de la masa del cuerpo, de su
composición química, de su estado
termodinámico y del tipo de transformación durante
la cual se le cede el calor.

Q=CALOR

C=CAPACIDAD CALORIFICA

DELTA T= VARIACION DE
TEMPERATURA

Capacidad
calorífica

7.CALOR ESPECIFICO

Es la cantidad de calor medida en
calorías, que se requiere para elevar la temperatura de un
gramo de una sustancia un grado centígrado. El calor
específico es representado algunas veces por medio del
número de unidades termales británico necesarias
para elevar la temperatura de una libra de una sustancia un grado
Fahrenheit. El calor específico del agua es una
caloría por grado; esto es, que una caloría de
calor debe ser sustituida para que un gramo de agua eleve su
temperatura un grado centígrado.

De acuerdo con la ley formulada por los
químicos franceses Pierre Louis Dulong y Alexis Therese
Petit, el calor específico de los elementos sólidos
es inversamente proporcional a su peso atómico ; que es,
el calor específico multiplicado por el peso
atómico es aproximadamente una cantidad constante para
todos los elementos sólidos.

c=C/M

c = CALOR ESPECIFICO C= CAPACIDAD
CALORIFICA M= MASA

Ley Joul

Antes de examinar en detalle que es la
Potencia, primero se debe de entender que es
energía

Se puede entender como energía a la
capacidad que se tiene para realizar algo.

Por ejemplo, si se conecta una
batería o pila a un foco o bombillo incandescente se
observa que esta energía se convierte en luz y
también se disipa en calor.

La unidad de la energía es el julio
(J) y la rapidez o velocidad con que se consume esa
energía (se deja el bombillo encendido gastando
energía en luz y calor) se mide en julios/segundo. A esto
se le llama Potencia.

La fórmula es: P = W / T
(energía por unidad de tiempo)

Si se consume un Julio en un segundo se
dice que se consumió un Watt (Vatio) de
potencia.

Existen varias fórmulas que nos
ayudan a obtener la potencia que se consume en un elemento en
particular.

Una de las mas conocidas es: P = V x
I

Donde V es el voltaje e I es la corriente
del elemento en cuestión.

Para el caso de las resistencias, se pueden
utilizar también las siguientes
fórmulas:

– P = V2 / R (aquí no se conoce la
corriente): Si se Conoce el valor de la resistencia y el voltaje
entre sus terminales

– P = I2 x R (aquí no se conoce el
voltaje): Si se conoce el valor de la resistencia y la corriente
que la atravies

Marco teórico

3.MARCO PRACTICO

2.1 MONTAJE

2.1.1 DESCRIPCION

De una manera general, el sistema recibe
información por la sonda de temperatura, dicha
información es enviada al computador por el puerto
paralelo, en donde es procesada y se toma una decisión.
Los datos de salida se envían al exterior por el mismo
puerto, con el fin de controlar la resistencia de calentamiento
que sirve para modificar la temperatura del, agua, durante el
proceso de calentamiento, se toma constantemente la
temperatura.

2.2CALCULOS

2.2.1 CALCULOS
GENERALES

El sistema va a medir temperaturas de 0
ºC a 100 ºC., rango en el cual el "LM35" variara su
voltaje 0,01v por grado centígrado, esta escala de 100 se
dividirá a la vez en 128 parte, esto lo hará el
integrado "ADC0804"

Por tanto

Es decir mientras que la temperatura en
grados centígrados entre los puntos de fusión y
ebullición tiene 100 divisiones en los datos binarios van
a ser 128 divisiones.

Como el dato que se obtendrá en el
computador será TºB para hallar la temperatura en
grados centígrados será:

Y con este dato es que se procesa la
información en el computador.

ENERGIA TERMICA SUMINISTRADA

TEMPERATURA FINAL

Conclusiones

La energía térmica
suministrada Por la resistencia, nunca fue exacta con la
energía térmica calculada y hallada
prácticamente, pues el sistema pierde energía que
se disipa en el medio ambiente, además no toda la
energía disipada por la resistencia se convierte en
calor.

La temperatura final que se halla
teóricamente varia un poco respecto a la que se obtiene
por medio del sensor de temperatura, pues en ocasiones la
temperatura medida, varía un poco.

En algunos casos se obtuvieron buenas
aproximaciones de a los valores teóricos, pues hubo una
medida de temperatura bastante aceptable.

Bibliografía

•DORF, Richard; SVOBODA James.
"INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS DE CIRCUITOS". Ed.
ALFAOMEGA.

•SERWAY, BEICHNER." FÍSICA
PARA CIENCIAS E INGENIERÍA." Tomo II. Ed. Mc-Graw Hill,
5ta. Edición

•DEITEL, Harvey; DEITEL, Paul.
"CÓMO PROGRAMAR EN JAVA". Ed. Prentice Hall. 5ta.
Edición.

http://www.unicrom.com/Tut_potencia_en_resistencia.asp

•http://usuarios.lycos.es/yxtzbldz85/newpage.html

•http://www.edu.aytolacoruna.es/aula/fisica/fisicaInteractiva/Calor/

•http://www.educaplus.org/gases/tcm_y_t.html

 

 

 

Autor:

Elizabeth

Partes: 1, 2
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