reporte de practica n 5

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Universidad Nacional Autónoma de México 
Facultad de Estudios Superiores 
Plantel Aragón 
 
INGENIERIA INDUSTRIAL 
 
LABORATORIO “Aplicaciones de Propiedades de la Materia” 
 
REPORTE DE PRACTICA N.5 
 
TEMA: LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA. 
 
SUBTEMA: EL BALANCE DE MASA EN SISTEMAS 
ABIERTOS, ECUACIÓN DE CONTINUIDAD, 
PRINCIPIOS DEL BALANCE DE ENERGÍA. 
 
GRUPO:8027 
 
NOMBRE DEL PROFESOR: VELAZQUEZ VELAZQUEZ DAMASO 
 
NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO 
 
FECHA DE ENTREGA: 17 DE NOVIEMBRE DEL 2020 
 
 
índice 
 
1.-objetivo de la practica…………………..3 
2.-actividades…………………………….….3 
3.-desarrollo de la practica…………….….3 
4.-materiales que se utilizaron……………4 
5.-tabla de lecturas………………………….5 
6.-hoja de cálculo……………………………6 
7-cuestionario final…………………….…...7 
8.-conclusión…………………………….….14 
9.-fuente bibliográfica……………….…….15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.-objetivo de la practica 
El alumno: 
a) Aplicará la primera ley de la termodinámica, así como la ecuación de la 
continuidad en un sistema abierto. 
2.-actividades 
Determinar: 
1) El flujo másico del agua en el sistema de bombeo del laboratorio. 
2) La potencia de la bomba. 
3.-desarrollo de la practica 
ACTIVIDAD I: DETERMINAR EL FLUJO MÁSICO DEL AGUA EN EL SISTEMA 
DE BOMBEO DEL LABORATORIO. 
1. Tomar la temperatura del agua. Anotarlo en la tabla 4.1.1A. 
2. Determinar la densidad del agua de acuerdo con la tabla de densidades de la 
practica número uno. Anotar resultado en tabla 4.1.1B. 
3. Tomar la temperatura ambiente. Anotarlo en la tabla 4.1.1A. 
4. Determinar la densidad del mercurio de acuerdo a la práctica número uno de 
este manual. Anotar resultado en tabla 4.1.1B. 
5. Medir con el calibrador los diámetros de la tubería. Anotar en la tabla 4.1A. 
6. Con los diámetros y con ayuda de la tabla 4.1 determinar los diámetros 
interiores del sistema de bombeo de entrada (A) y salida (B). Anótalas en la 
tabla 4.1.2B. 
7. Poner en funcionamiento la bomba para determinar el volumen de control, es 
decir, la cantidad de fluido. 
8. Medir con el flexómetro la altura vertical del mercurio en la tubería de entrada 
(A) y salida (B). Anótala en la tabla 4.1A. 
9. Aplicando la primera ley de la termodinámica en el volumen de control, se 
tiene: 
 
ACTIVIDAD II DETERMINAR LA POTENCIA DE LA BOMBA. 
1. Con el volumen de control elegido, medir la presión en el manómetro y en el 
vacuómetro. Anotar el valor en la Tabla 4.2A. 
2. Con el flexómetro medir la altura entre el manómetro y el vacuómetro 
Anotar el valor en la Tabla 4.2A. 
3. Apagar el sistema. 
4. Determinar el diámetro de succión y descarga de la bomba. Anotar el valor en la 
Tabla 4.2A. 
5. Mediante el siguiente desarrollo matemático, determinar la potencia de la 
bomba. Anotar el resultado en la Tabla 4.2C. 
La ecuación para el sistema queda: 
 
 
4.-materiales que se utilizaron 
1 flexómetro. 
1 termómetro. 
1 calibrador de Vernier. 
1 sistema de bombeo instalado en el laboratorio que consta de: 
Bomba de 1⁄4 de HP. 
Tubería galvanizada de varios diámetros. 
1 manómetro. 
1 vacuómetro. 
1 recipiente. 
Agua 
Mercurio 
 
 
5.-tabla de lecturas 
 
 
 
26 
27 
3/4 
 
3/8 
 
0.41 
 
1 
 3/4 
 
0.5 
 12 
 
1.475 
 
0.1152 11.52 4.5354 0.4441 4441 688.35 0.11595 115950 115.95 11595 
 0.11595 11.595 4.5659 0.11045 11045 171.19 0.04636 46360 46.36 4636 
 
996.6 
996.35 
 
 
 
6.-hoja de cálculo 
 
 
 
16.56 
 7.747 
 
 
 
14.4762 0.0144762 12.44729149 0.019413 0.019413 49.363842
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7-cuestionario final 
 
1.- Considera que el equipo que se utilizó en la práctica fue el 
apropiado. ¿Por qué? 
Si fue el apropiado y que nos arrojo los resultados que necesitabamos para hacer 
esta práctica. 
2.- Defina el concepto de energía. 
La energía es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir 
cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Es decir, el concepto de 
energía se define como la capacidad de hacer funcionar las cosas. 
3.-¿Cuál fue el desarrollo de Bernoulli para determinar la potencia 
de una bomba? 
Fue formulado en 1738 por el matemático y físico suizo Daniel Bernoulli, y 
anteriormente por Leonhard Euler. El teorema afirma que la energía total de un 
sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la 
trayectoria de flujo. 
4.-Explicar en qué consisten las pérdidas primarias y secundarias. 
Pérdidas primarias: Se producen cuando el fluido se pone en contacto con la 
superficie de la tubería. Esto provoca que se rocen unas capas con otras (flujo 
laminado) o de partículas de fluidos entre sí (flujo turbulento). Estas pérdidas se 
realizan solo en tramos de tuberías horizontal y de diámetro constante. 
Pérdidas secundarias: Se producen en transiciones de la tubería (estrechamiento 
o expansión) y en toda clase de accesorios (válvulas, codos). En el cálculo de las 
pérdidas de carga en tuberías son importantes dos factores: * Que la tubería sea 
lisa o rugosa. * Que el fluido sea laminar o turbulento. 
5.-Identificar las pérdidas primarias y secundarias en el desarrollo 
de la práctica. 
La perdida primaria en la practica fue cuando el fluido del agua entro en contacto 
con la superficie de la tubería por donde paso la bomba 
La perdida secundaria se dio en la parte estrecha de los tubos. 
 
 
6.- Efectuar un análisis técnico y económico para seleccionar una 
bomba investigando, marcas, etc. Para sustituir la bomba del 
laboratorio. Traer al menos tres opciones diferentes escribiendo 
ventajas y desventajas de sus elecciones. 
Bomba Para Agua Presurizadora 1/6 Hp Truper 
14635 Truper PRE-1/6 $809.00 
Se utiliza para mantener la presión de agua 
constante. La diferencia con las 
hidroneumáticas es que se activan cada vez que 
se demanda agua, por lo que funcionan siempre 
que hay una llave abierta APLICACIONES Uso 
doméstico Ideal para instalar antes de 
calentadores de gas, lavadora, lavaplatos y 
regaderas que requieran presión CUIDADOS 
Instalar en lugares cubiertos, secos y bien 
ventilados, en ambientes cuya temperatura no 
sobrepase los 40°C Colocarla en posición 
horizontal, en lugares planos y sujetarlas con tornillos Llenar por completo la bomba 
con agua limpia antes de encenderla por primera vez ESPECIFICACIONES 
Potencia 1/6 HP Tomas de agua simultáneas 2 Flujo máximo 25 L/min Altura 
máxima 9 m Presión mínima de entrada 0.72 PSI Presión máxima 17 PSI Diámetro 
de Entrada / Salida 1/2" NPT Servicios Ideal para 1 servicio Ciclo de trabajo 50 
minutos de trabajo por 20 minutos de descanso. Máximo diario 6 horas Tensión 
/Frecuencia 127 V / 60 Hz Consumo 1.1 A Velocidad 3600 r/min Dimensiones (Base 
x Altura x Fondo) 14 x 23 x 11 cm COMPONENTES Motor Eléctrico cerrado con 
ventilación externa y bobinas de cobre para mayor durabilidad Protector térmico 
Para protección del motor Capacitor De trabajo continuo Cubierta De aluminio para 
mayor resistencia a la corrosión. 
Presurizador Automático Igoto 1/6 HP PAC16 $839.00 
Aumenta la presión del agua 
Embobinado de cobre, mejor conducción y menos calentamiento 
 
PRESURIZADOR 1/3 HP TRUPER 13499 Truper PRES-1/3T $2,275.00 
Carcasa de aluminio, es compacta y silenciosa. 
Motor con bobinas de cobre de mayor durabilidad que las de aluminio. 
Presión ajustable a: 8, 10 y 12 m. 
Con sensor de flujo que acciona la bomba automáticamente al abrir el grifo. 
 
7.- Es posible que un sistema realice 100J de trabajo mientras se 
le suministra 80J de calor. Explique su respuesta. 
si, si es posible, con el material adecuado 
8.- Es posible que un sistema disipe 100J de calor sin disminuir su 
temperatura. Explique su respuesta. 
No se dañaría por completo el sistema por el sobrecalentamiento que se genera 
9.- Definir y ejemplificar un sistema abierto y un sistemacerrado. 
Sistema cerrado: es aquél que intercambia energía (calor y trabajo) pero no 
materia con los alrededores (su masa permanece constante). 
Ejemplos: Termómetro, esfera de cristal, olla express, etc. 
Sistema abierto: es aquél que intercambia energía y materia con los alrededores. 
Por ejemplo: Agua hirviendo en una olla sin tapa, ya que intercambia energía 
calórica y se mezcla con su entorno cuando entra en estado gaseoso. 
10.- Afecta a la potencia de la bomba, la diferencia del flujo másico 
en un sistema de bombeo. Explica. 
Si, ya que estaba debe ser la misma tanto en la entrada como en la salida. 
11.-¿Cuáles son las energías reales que analiza la primera ley de 
la termodinámica? 
La energía potencial y la energía cinética son dos elementos a considerar, tanto en 
la mecánica como en la termodinámica. Estas formas de energía se originan por la 
posición y el movimiento de un sistema en conjunto, y se conocen como la energía 
externa del sistema 
12.-¿Cuáles son las energías virtuales que analiza la primera ley 
de la termodinámica? 
El primer principio de la termodinámica o primera ley de la termodinámica es un 
principio que refleja la conservación de la energía en el contexto de la 
termodinámica y establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien este 
intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará 
13.-Se dice que la primera ley de la termodinámica involucra a 
todas las energías, investigar donde quedan las siguientes 
energías: 
a) Energía química. La energía química es la energía potencial que tiene una 
sustancia en sus enlaces químicos. Mediante una reacción química, como puede 
ser la combustión, esa sustancia se puede convertir en otra, liberando esa energía 
potencial y generando, normalmente, calor durante ese proceso (energía termal). 
b) Energía nuclear. La energía nuclear es la energía contenida en el núcleo de 
un átomo. Los átomos son las partículas más pequeñas en que se puede dividir un 
elemento químico manteniendo sus propiedades. En el núcleo de cada átomo hay 
dos tipos de partículas, neutrones y protones. Las fuerzas que mantienen unidas 
las partículas del núcleo entre sí –venciendo incluso las de repulsión electrostática 
entre los protones- son de naturaleza desconocida y de corto alcance, solo 
aparecen en el interior de los núcleos y se denominan fuerzas nucleares. La energía 
acumulada por estas se llama energía de enlace. 
c) Energía luminosa. La energía lumínica es de hecho una forma de energía 
electromagnética. La energía luminosa no debe confundirse con la energía radiante 
ya que no todas las longitudes de onda comporten la misma cantidad de energía. 
Su símbolo es Q v y su unidad es el lumen por segundo (lm·s). 
d) Energía que mueve al cuerpo humano. Así como existen medidas de 
peso y de volumen, en nutrición hay una unidad para medir la energía: la Caloría 
(Cal). La energía es el combustible que el cuerpo humano necesita para vivir y ser 
productivo. 
e) Energía eléctrica.La electricidad tiene muchos usos. Los principales son: 
para generar luz mediante lámparas; calor, en la calefacción; movimiento, mediante 
motores que transforman la energía eléctrica en energía mecánica; señales 
mediante sistemas electrónicos compuestos de circuitos eléctricos como en el 
semáforo. 
14.-¿Por qué se dice que el calor y trabajo es lo mismo? Justifique 
su respuesta. 
Ambas tienen la misma unidad, julio en el S.I. La principal diferencia entre ambas 
es la forma en la que se transfieren. El calor se transfiere entre dos cuerpos que 
tienen diferente temperatura. El trabajo se transfiere cuando entre dos cuerpos se 
realizan fuerzas que provocan desplazamientos o cambios dimensionales. 
15.-investigar al menos cinco aplicaciones de la primera ley de la 
termodinámica. 
1.-Un niño que lanza un balón al aire. 
2.-Las máquinas de vapor. 
3.-La energía solar. 
4.- La fricción con las vías. 
5.- las máquinas de vapor. 
16.-investigar que es la entalpia y cuál es su modelo matemático. 
Entalpía es la cantidad de calor que un sistema termodinámico libera o absorbe del 
entorno que lo rodea cuando está a una presión constante, entendiendo por sistema 
termodinámico cualquier objeto. 
En física y química, la entalpía es una magnitud termodinámica cuya unidad de 
medida es el Joules (J) y se representa con la letra H. 
La fórmula para calcular la entalpía es: 
 
17.-porque se dice que un curso de primera ley de la 
termodinámica se resumiría a estas dos ecuaciones Q+W=Δh y 
Q+WΔu explique semejanzas y diferencias, así como también su 
aplicación. 
Q = ΔU + PΔV puesto que en este caso Q=ΔH Se trata de una cantidad útil en el 
seguimiento de las reacciones químicas. 
18.- ¿Qué es una sustancia de trabajo? ¿Por qué se usa mucho el 
aire y el agua? 
se define como la parte del universo objeto de estudio. Un sistema termodinámico 
puede ser una célula, una persona, el vapor de una máquina de vapor, la mezcla 
de gasolina y aire en un motor térmico, la atmósfera terrestre, etc. 
19.- En un sistema termodinámico, en qué momento el calor y el 
trabajo se pueden considerar negativos o positivos, de un ejemplo 
de cada uno. 
El calor y trabajo son, ambos, fenómenos transitorios. Los sistemas nunca tienen 
calor o trabajo, pero cualquiera o ambos cruzan los límites del sistema, cuando éste 
sufre un cambio de estado. Ambos, calor y trabajo, son fenómenos de límite 
Por convección +Q representa calor transferido al sistema y, que por tanto, es 
energía añadida en él, y +W representa trabajo efectuado por el sistema y esto 
representa energía que sale de él.. 
 
20.-demostrar que el trabajo mecánico es igual al trabajo 
termodinámico en un sistema, esto es; W=Fd es igual a W=PV 
La ecuación indica que el cambio total de energía de un sistema de masa constante 
es igual a la energía neta transportada hacia él como calor y trabajo. Los sistemas 
cerrados a menudo experimentan procesos que no causan ningún cambio en su 
energía potencial o cinética externas, sino solamente en su energía interna. Para 
tales procesos la ecuación (2) se reduce a: 
ΔU = Q - W 
Donde: 
ΔU = Incremento de la energía interna 
Q = Calor 
W = Trabajo termodinámico 
La ecuación (3) se aplica a procesos donde participan cambios finitos en la energía 
interna del sistema. Para cambios diferenciales, la ecuación se escribe como 
dU = dQ - dW 
 
8.-conclusión 
La primera ley establece que no es posible crear energía mediante 
cualquiera de sus transformaciones; ya que la energía del universo es 
una constante, es decir no se puede construir una máquina de 
movimiento Perpetuo. 
Los procesos termodinámicos son los responsables finales de todos 
los movimientos dentro de la atmósfera. 
 La primera ley de la termodinámica establece que la energía añadida 
o eliminada de un sistema se utiliza para realizar un trabajo en o por el 
sistema y para aumentar o disminuir la energía interna (temperatura) 
del sistema. 
Cuando las moléculas de agua condensan a agua en forma líquida o 
en forma de hielo, se libera energía. La cantidad de energía liberada 
es igual a la cantidad de energía requerida para evaporar la misma 
cantidad de agua. Por este mecanismo se producen grandes 
cantidades de energía dentro de la atmósfera. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9.-fuente bibliográfica 
http://esimezt.blogspot.com/2012/04/v-behaviorurldefaultvmlo.html 
https://fuente-del-saber6.webnode.es/fisica-4to-bgu/dinamica-de-los-
movimientos/trabajo-potencia-y-energia/ 
https://proyectodescartes.org/Newton-
problemas/materiales_didacticos/termodinamica1-JS/problema.pdf 
http://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/termo1p/trabajo.html 
http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-72.htm 
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html#:~:text=El%20calor%2
0se%20considera%20positivo,que%20disminuye%20su%20energía%20interna.&text=Para%20que%20dos%20sistemas%20estén,estar%20a%20la%20misma%20temperatura. 
http://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/termo2p/maquinas.html 
https://es.khanacademy.org/science/physics/thermodynamics/laws-of-
thermodynamics/a/what-is-the-first-law-of-thermodynamics 
 
http://esimezt.blogspot.com/2012/04/v-behaviorurldefaultvmlo.html
https://fuente-del-saber6.webnode.es/fisica-4to-bgu/dinamica-de-los-movimientos/trabajo-potencia-y-energia/
https://fuente-del-saber6.webnode.es/fisica-4to-bgu/dinamica-de-los-movimientos/trabajo-potencia-y-energia/
https://proyectodescartes.org/Newton-problemas/materiales_didacticos/termodinamica1-JS/problema.pdf
https://proyectodescartes.org/Newton-problemas/materiales_didacticos/termodinamica1-JS/problema.pdf
http://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/termo1p/trabajo.html
http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-72.htm
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html#:~:text=El%20calor%20se%20considera%20positivo,que%20disminuye%20su%20energía%20interna.&text=Para%20que%20dos%20sistemas%20estén,estar%20a%20la%20misma%20temperatura
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html#:~:text=El%20calor%20se%20considera%20positivo,que%20disminuye%20su%20energía%20interna.&text=Para%20que%20dos%20sistemas%20estén,estar%20a%20la%20misma%20temperatura
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html#:~:text=El%20calor%20se%20considera%20positivo,que%20disminuye%20su%20energía%20interna.&text=Para%20que%20dos%20sistemas%20estén,estar%20a%20la%20misma%20temperatura
http://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/termo2p/maquinas.html
https://es.khanacademy.org/science/physics/thermodynamics/laws-of-thermodynamics/a/what-is-the-first-law-of-thermodynamics
https://es.khanacademy.org/science/physics/thermodynamics/laws-of-thermodynamics/a/what-is-the-first-law-of-thermodynamics