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  1 FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL CURSO: BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA TEMA: CAPÍTULO 1 DOCENTE: MG. ALEX TAMAYO PRESENTADO POR: CARMONA QUELOPANA, FLOR DENNIS SEMESTRE: V SECCIÓN: 1 AREQUIPA  –   PERÚ 2015    2 CAPÍTULO 1 1.   INTODUCCIÓN El trabajo de recolección de datos sobre las propiedades que nos ayudan a hallar la velocidad del proceso es lo que más tiempo nos toma, la cantidad de estos datos puede variar con la exactitud que queremos obtener. 1.1   CONSERVACIÓN DE LA MASA La masa no puede crearse ni destruirse, solo puede transformarse, por lo que la masa de los materiales que ingresan a un proceso debe ser igual a la masa de los que salen más los que se acumulan en este. Para la resolución de un problema de balance se recomienda seguir estas etapas definidas:    Trazar un diagrama simple del proceso, los datos necesario estarán incluidos en el diagrama.    Escribir las ecuaciones químicas involucradas, solo si las hay.    Seleccionar una base para el cálculo, generalmente se toma como base el  problema que se debe a la cantidad específica en una parte del proceso.    Proceder al balance de materiales, puede ser un balance total o una balance de cada componente. 1.2   CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA Existen varias clases de energía de las cuales definiremos tres.    Energía potencial: trabajo que se necesita para elevar a una masa a una altura deseada.    Energía cinética: trabajo necesario para acelerar una masa en reposo hasta una velocidad.    Energía interna: cuando la energía cinética y potencial permanecen constantes se deberá identificar un cambio de energía que tenga relación con la temperatura y presión. 1.3   PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE MASA Y ENERGÍA En un sistema aislado la suma de la masa y la energía es constante.  3 En un sistema abierto la masa total es igual a la masa del sistema menos la masa que entra más la masa que sale, y la energía total es igual a la energía del sistema menos la energía que entra más la energía que sale. 1.4   ESTADOS DE LA MATERIA Podemos encontrar la materia en cuatro estados; sólido, líquido, gaseoso y plasma. Son pocas sustancias que naturalmente las podemos encontrar en tres estados, la mayoría son sólidos o gases. 1.4.1   ESTADO SÓLIDO Los sólidos tienen forma y volumen constante, debido a que sus partículas están unidas por grandes fuerzas de atracción, estas tiene un orden espacial geométrico que da lugar a estructuras como las de los cristales. 1.4.2   ESTADO LÍQUIDO Los líquidos tienen volumen constante, debido a que sus partículas están unidas fuerzas de atracción menores que en los sólidos, estas están más dispersas y no guardan un orden espacial geométrico, por lo que no tienen volumen definido. 1.4.3   ESTADO GASEOSO Los gases no tienen forma ni volumen constante, debido a que sus partículas están unidas por pequeñas fuerzas de atracción, estas se mueven de forma desordenada por lo que los gases tienen propiedades de expansibilidad y comprensibilidad. 1.4.4   ESTADO DE PLASMA Tiene características propias, no presenta forma ni volumen definido, pero  puede formar estructuras bajo la influencia de un campo magnético. 1.4.5   CAMBIOS DE ESTADO Estos cambios se deben a la modificación de las condiciones en que se encuentran como la temperatura y presión. Cuando una sustancia se encuentra en estado sólido al aumentar la temperatura, este puede alcanzar  4 el punto de fusión y pasar a estado líquido. Cuando una sustancia se encuentra en estado líquido al aumentar la temperatura, este puede alcanzar el punto de ebullición y pasar a estado gaseoso. 1.5   DIAGRAMA DE ESTADO O FASE Son representaciones gráficas de los límites entre los estados de la materia de un sistema. 1.6   ECUACIÓN DE ESTADO Es una relación matemática entra la temperatura, presión, volumen, densidad, energía interna y otras funciones de estado referentes a la materia. 1.7   SISTEMAS HOMOGÉNEOS Y SISTEMAS HETEROGÉNEOS 1.7.1   SISTEMAS HOMOGÉNEOS Un sistema homogéneo es aquel que presenta las mismas propiedades intensivas en todos sus puntos. 1.7.2   SISTEMAS HETEROGÉNEOS Un sistema heterogéneo es aquel que presenta distintas propiedades intensivas en todos sus puntos. 1.8   PROPIEDADES INTENSIVAS Y EXTENSIVAS DE LA MATERIA 1.8.1   PROPIEDADES EXTENSIVAS Se relacionan con la estructura química externa, es decir lo que es más fácil de percibir con los sentidos, dependen de la cantidad de materia. 1.8.2   PROPIEDADES INTENSIVAS Se relacionan con la estructura química interna, son independientes de la cantidad de materia. 1.9   PROPIEDADES TERMODINAMICAS DE LA MATERIA Características que pueden ser observadas, medidas o cuantificadas que no pueden ser establecidas por el enfoque microscópico.  5 1.9.1   SISTEMA Parte del universo sometido a estudios e investigaciones.    Sistema aislado: no intercambia materia ni energía con el ambiente que lo rodea.    Sistema cerrado: intercambia materia pero no energía con el ambiente que lo rodea.    Sistema abierto: intercambia materia y energía con el ambiente que lo rodea. 1.9.2   PROPIEDADES TERMODINÁMICAS I.   Ley cero de la termodinámica:  si tres cuerpos, con diferentes temperaturas, en contacto entre sí, llegarán a un equilibrio térmico, y las tres tendrán la misma temperatura. II.   Primera ley de la termodinámica: la energía no se crea ni se destruye, se transforma, por eso la energía utilizada en un trabajo tiende a convertirse en calor. III.   Segunda ley de la termodinámica: la cantidad de desorden molecular tiende a aumentar con el paso del tiempo. IV.   Tercera ley de la termodinámica: es imposible conseguir el cero absoluto de la temperatura en un número determinado de etapas. 1.10   CONCEPTOS BÁSICOS EN LOS CÁLCULOS DE INGENIERÍA 1.10.1   LEYES DE LOS GASES a)   Primera ley (Boyle-Mariotte):  volúmenes de un mismo gas a temperatura constante son inversamente proporcionales a la presión. b)   Segunda ley (Gay-Lussac): volúmenes de un mismo gas a presión constante son directamente proporcionales a la presión.  c)   Tercera ley (Charles):  presiones de volúmenes constantes de un mismo gas directamente proporcionales a la temperatura.  d)   Ecuación general del estado gaseoso: en un gas los volúmenes y  presiones son indirectamente proporcionales entre sí y directamente  proporcionales a sus temperaturas.  
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