Cálculos de calor específico: ¿cómo ingresar el valor de la masa cuando el agua fluye a través de una tubería?

He estado usando esta calculadora de calor específico para calcular la energía en julios necesaria para provocar un cambio de temperatura en una masa de agua https://www.omnicalulator.com/physics/specific-heat

La calculadora requiere que se ingresen los siguientes valores:

  • El cambio de temperatura deseado
  • La masa de material que se calienta.
  • La capacidad calorífica específica del material.

Supongamos que quiero calentar el agua que fluye a través de la tubería utilizando calentamiento por Joule para calentar la tubería. Sé el cambio de temperatura que quiero provocar y sé la capacidad calorífica específica del agua. ¿Cómo calculo la masa?

Digamos que el volumen de agua en la tubería es de 10 mm cúbicos; sin embargo, esta agua se mueve. Suponga que la tasa de flujo de agua a través de la tubería es de 200 milímetros cúbicos por segundo. (Valores hipotéticos, por supuesto)

10 dividido por 200 = 0,05 segundos para que fluyan 10 mm cúbicos a través de la tubería, por lo que ingresar una masa de 10 mm cúbicos en el cálculo del calor específico daría un resultado aproximado de la energía en julios necesaria para calentar el agua que fluye a través de la tubería durante el período de tiempo de 0,05 segundos ? (Digo resultado aproximado porque el agua sigue moviéndose por la tubería).

Entiendo que los julios en este cálculo no son la energía real requerida para calentar el agua. Entiendo que este cálculo puede no ser el correcto, o el único, para usar, pero solo necesito entender esto como un punto de partida. Entiendo que hay más factores involucrados en el cálculo de cómo se calienta el agua (temperatura ambiente, transferencia de calor, flujo laminar frente a turbulento), pero solo quiero entender cómo estimar el valor de masa correcto en este cálculo específico.

Me parece que si el agua está fluyendo, hay que tener en cuenta el tiempo que tarda una masa de agua en pasar por la fuente de calor. También parece razonable asumir que la energía requerida para calentar esa agua solo es aplicable al tiempo que el agua está en contacto con la fuente de calor. Entonces, ¿puedo suponer que la energía en julios que obtengo de este cálculo es para un período de 0,05 segundos?

Respuestas (1)

Supongo que desea calentar una determinada tasa de flujo másico de agua que fluye en estado estacionario, y desea saber la tasa a la que necesita agregar calor. Una vez que el sistema alcanza el estado estacionario, la retención de masa en la tubería es irrelevante. La tasa de calentamiento que necesita usar es

q ˙ = metro ˙ C Δ T
dónde metro ˙ es el caudal másico de agua y C es la capacidad calorífica.

Gracias Chet Miller. Este sitio web mrneave.weebly.com/uploads/1/3/5/9/13590915/… enumera las unidades para esa fórmula como ?? Q = la cantidad de energía térmica perdida o ganada, (J) ?? m = la masa de la sustancia, (kg) ?? c = la capacidad calorífica específica de la sustancia, (J/kg•0C) ?? ΔT = el cambio en la temperatura de la sustancia, (°C) ¿entonces debo ingresar m como kg? kg por segundo?
kg/seg y Joules/seg en esta situación de flujo. ¿No tiene sentido?
@EddieP ahora que tiene la fórmula proporcionada por Chet Miller (en términos de tasas de cambio de calor y masa en el tiempo, no calor y masa en sí), no necesita usar la calculadora en el sitio web que vinculó. Puede realizar el cálculo utilizando una calculadora de mano, o puede escribir la fórmula en un programa de hoja de cálculo (Excel o Sheets), donde puede variar todos los parámetros.
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