PROPIEDADES TERMOFISICAS

FACULTAD DE INGENIERIA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

CURSO

:

FISICOQUIMICA

TEMA

:

PROPIEDADES TERMOFISICAS

DOCENTE

:

Ing. RAMIREZ TRUJILLO, Yolanda

INTEGRANTES

:

CASIQUE ROJAS CARLOS RIOS SILVA CRISTIAN R.

CICLO

:

2009 - I

TINGO MARIA

PROPIEDADES TERMOFISICAS 1. Concepto Las principales propiedades termo físicas son la conductividad térmica, la capacidad calorífica, la densidad y la viscosidad. El valor de las propiedades termo físicas es importante para el funcionamiento óptimo de procesos en los que existe intercambio de energía térmica. Estos valores permiten diseñar mejores sistemas y simular con mejor confiabilidad procesos y sistemas térmicos y permiten usar eficientemente la energía.

2. Densidad En física, la densidad, simbolizada habitualmente por la letra griega y denominada en ocasiones masa específica, es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, y puede utilizarse en términos absolutos o relativos. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho o un poco de espuma.

2.1. Determinación de la densidad Para poder determinar la densidad de un material, es necesario conocer el peso especifico de cada material, es decir la relación que existe entre (N/m 3), esto es la masa multiplicada por la gravedad entre el volumen que ocupa; por otra parte es necesario mencionar que la densidad es la relación que existe entre la masa de un material y el volumen que ocupa y sus unidades son diferentes a las de el peso especifico, ya que están dadas en (Kg./m 3).las unidades de densidad y peso especifico se pueden expresar en la unidades del sistema ingles. Para lo anterior tenemos lo siguiente:

2.2. Aplicación de densidad Todas las industrias, aun las medianas, deben tener su departamento de control de calidad, toda sustancia, material, liquido, solidó, tiene su densidad o su peso especifico, esta es una característica que identifica a lo que estas analizando, o sea que sirve como parte de las pruebas de identificación de materias primas. 1. Todo producto terminado, de cualquier clase, tiene su densidad o su peso especifico, por lo cual, es parte de las variadas pruebas que se le hacen, antes de dar el visto de bueno por parte de control de calidad, para que salga a la venta al publico. 2. Para calcular el diámetro, grosor de tuberías que van a transportar un liquido. 3. Para calcular la cantidad de HP que se necesita en la bomba de trasegar, para determinado liquido, dependiendo de la distancia y la altura a la cual se va a transportar. 4. Para calcular el tamaño del contenedor, donde se va a procesar dicha materia

prima. 5. Para calcular el poder de agitación necesario del motor, que lleva el contenedor donde se va a procesar dicha materia prima. 6. Para separar materias primas que por equivocación o accidente, o como parte de un proceso industrial, se han mezclado.

3. Calor Específico Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado. En el Sistema Internacional de unidades, el calor específico se expresa en julios por kilogramo y kelvin; en ocasiones también se expresa en calorías por gramo y grado centígrado. El calor específico del agua es una caloría por gramo y grado centígrado, es decir, hay que suministrar una caloría a un gramo de agua para elevar su temperatura en un grado centígrado. El calor específico o capacidad calorífica específica de una sustancia es una magnitud física que indica la capacidad de un material para almacenar energía interna en forma de calor. De manera formal es la energía necesaria para incrementar en una unidad de temperatura una cantidad de sustancia; usando el SI es la cantidad de julios de energía necesaria para elevar en un 1 K la temperatura de 1 Kg. de masa.2 Se la representa por lo general con la letra c. Se necesita más energía calorífica para incrementar la temperatura de una sustancia con un alto valor del calor específico que otra con un valor pequeño. Por ejemplo, se requiere ocho veces más energía para incrementar la temperatura de un lingote de magnesio que para un lingote de plomo de la misma masa. El calor específico es pues una propiedad intensiva, por lo que es representativa de cada sustancia, mientras que la capacidad calorífica, de la cual depende, es una propiedad extensiva y es representativa de cada cuerpo particular.

4. Entalpía La Entalpía es la cantidad de energía de un sistema termodinámico que éste puede intercambiar con su entorno. Por ejemplo, en una reacción química a presión constante, el cambio de entalpía del sistema es el calor absorbido o desprendido en la reacción. En un cambio de fase, por ejemplo de líquido a gas, el cambio de entalpía del sistema es el calor latente, en este caso el de vaporización. En un simple cambio de temperatura, el cambio de entalpía por cada grado de variación corresponde a la capacidad calorífica del sistema a presión constante. La entalpía se define mediante la siguiente fórmula:

Donde:

   

H es la entalpía (en julios). U es la energía interna (en julios). p es la presión del sistema (en pascales). V es el volumen del sistema (en metros cúbicos).

5. Calor De Sorción La deshidratación es una de las técnicas más ampliamente utilizada para la conservación de alimentos (Nijhuis et al., 1996). El secado al sol de frutas, granos, vegetales, carnes y pescados ha sido ampliamente utilizada desde los albores de la humanidad, proporcionando al hombre una posibilidad de subsistencia en épocas de carencia de alimentos (Fito et al., 2001). Son ampliamente conocidas las ventajas de los alimentos deshidratados ya que al reducir el contenido de humedad de ellos se previene el crecimiento de microorganismos y se minimizan las demás reacciones que los deterioran (Doymaz y Pala, 2003). También el secado de los alimentos reduce su volumen y peso lo que influye en una reducción importante de los costos de empaque, almacenamiento y transporte. Los productos secos además permiten ser almacenados a temperatura ambiente por largos períodos de tiempo (Jarayaman y Das Gupta, 1995). Actualmente el aire caliente sigue siendo el método de deshidratación más usado en la industria alimentaría y química (Krokida et al., 2003), pero antes de abordar el estudio del secado por aire caliente de un producto y poder predecir la humedad de equilibrio que éste alcanzará en función de las condiciones del aire de secado, es necesario conocer su isoterma de desorción (Vega, 2003), que puede ser descrita por varios modelos matemáticos que utilizan dos o tres parámetros, sin embargo lo interesante es aplicar aquellas ecuaciones en las cuales se utilicen parámetros que tengan explicación física (Krokida et al., 2003).

6. Conductividad Y Difusividad Térmica 6.1. Conductividad Es la medida de la capacidad para conducir calor de un material. Para alimentos depende principalmente de su composición. Sin embargo tienen también influencia factores como sus espacios vacíos (forma, tamaño y orientación), su homogeneidad, etc. La definición de la conductividad térmica se encuentra en la ley de Fourier de conducción de calor:

dT/dx es el gradiente de temperatura en la dirección x. La constante de proporcionalidad k es la conductividad térmica (W/m K). Los órdenes de magnitud de la conductividad térmica, según los distintos tipos de materiales, puede apreciarse entre los siguientes valores: Metales: 50-400 W/mºC Agua: 0.597 W/mºC (a 20ºC)

Aleaciones: 10 - 120 W/mºC Materiales aislantes: 0.0135 a 0.173 W/mºC

Aire: 0.0251 W/mºC (a 20ºC)

6.2. Difusividad Caracteriza la rapidez con la que varía la temperatura del material ante una solicitud térmica, por ejemplo, ante una variación brusca de temperatura en la superficie. Se puede calcular mediante la siguiente expresión: α = k / (ρ · C)

(m2/s)