¿Por que no cambia la temperatura del aire al ser empujado por un ventilador?

[HighFlyingBird]

Re: ¿Por que no cambia la temperatura del aire al ser empujado por un ventilador?

Por aportar algo, y no sé si con otro punto de vista o el mismo.

La temperatura de un sistema termodinámico es una magnitud relacionada con la energía cinética media de las partículas del sistema, pero medida en el sistema de referencia del centro de masa de dicho sistema. En otras palabras, no depende del sistema de referencia empleado.

Dicho de otra manera: la temperatura del aire es la misma si la mido en reposo respecto del mismo que si la mido montado en un caza lanzado a toda velocidad.

Esto no significa que un ventilador o cualquier otro sistema de agitación no eleve la temperatura del aire de una habitación. Tan sólo es cuestión de tener en cuenta que el trabajo realizado por el ventilador aumentará la energía interna del aire. Ahora bien, como los tiempos de relajación son absolutamente minúsculos, aunque la temperatura del aire irá subiendo paulatinamente (si las paredes son adiabáticas, por supuesto), la diferencia entre la del chorro que produce el ventilador y el resto será prácticamente nula.

Muchas gracias. No entendi muy bien la ultima parte sobre porque no aumenta la temperatura, ¿a que te refieres con los tiempos de relajación?, y sobre lo ultimo ¿te refieres a las temperaturas?, si es así, ¿se cacelan de alguna manera?, de antemano, gracias.
Espero no incomodar, Saludos.

[carroza]

Re: ¿Por que no cambia la temperatura del aire al ser empujado por un ventilador?

Como el ventilador impulsa el aire a como mucho, un par o tres de m/s por eso he dicho que era una velocidad despreciable respecto de los 507 m/s de velocidad propia de las moléculas.

Y aunque no fuera despreciable. Las moléculas de aire, dentro de un avión supersónico, se mueven a una velocidad muy alta, pero eso no aumenta su temperatura. Arivasm lo ha dicho claro. Lo relevante es la velocidad de agitación, medida desde el centro de masas de cada pequeño volumen de aire, no la velocidad "absoluta", que por otro lado depende del sistema de referencia.

[Alriga]

Re: ¿Por que no cambia la temperatura del aire al ser empujado por un ventilador?

... ¿Entonces la temperatura si aumenta solo que de manera muy poco significativa de manera que pueda despreciarse?, ¿entonces cual seria la velocidad que tienen las partículas después de ser empujadas?, ¿casi la misma? ...

La Media cuadrática de la velocidad de las moléculas de un gas se calcula:

$\dst v_{rms} = \sqrt {{3 \ R \ T}\over{M_m}}$

El aire es aproximadamente 78% Nitrógeno N₂ y 22% Oxígeno O₂ , por lo que su masa molar aproximada será:

$M_m=0.028 \cdot 0.78+0.032 \cdot 0.22 = 0.02888 \ kg/mol$

$R=8.314 \ J/(K \cdot mol)$

$T=25\ºC \simeq 298 \ K$

El cálculo para la velocidad de agitación de las moléculas de aire a 25ºC da:

$v_{rms}=507 \ m/s$

Como el ventilador impulsa el aire a como mucho, un par o tres de m/s por eso he dicho que era una velocidad despreciable respecto de los 507 m/s de velocidad propia de las moléculas.

Saludos.

[arivasm]

Re: ¿Por que no cambia la temperatura del aire al ser empujado por un ventilador?

Por aportar algo, y no sé si con otro punto de vista o el mismo.

La temperatura de un sistema termodinámico es una magnitud relacionada con la energía cinética media de las partículas del sistema, pero medida en el sistema de referencia del centro de masa de dicho sistema. En otras palabras, no depende del sistema de referencia empleado.

Dicho de otra manera: la temperatura del aire es la misma si la mido en reposo respecto del mismo que si la mido montado en un caza lanzado a toda velocidad.

Esto no significa que un ventilador o cualquier otro sistema de agitación no eleve la temperatura del aire de una habitación. Tan sólo es cuestión de tener en cuenta que el trabajo realizado por el ventilador aumentará la energía interna del aire. Ahora bien, como los tiempos de relajación son absolutamente minúsculos, aunque la temperatura del aire irá subiendo paulatinamente (si las paredes son adiabáticas, por supuesto), la diferencia entre la del chorro que produce el ventilador y el resto será prácticamente nula.

[HighFlyingBird]

Re: ¿Por que no cambia la temperatura del aire al ser empujado por un ventilador?

1. El incremento de velocidad que proporciona el ventilador respecto de la velocidad propia de agitación de las moléculas de aire es completamente despreciable, por lo que el ventilador no aumenta la temperatura del aire por el hecho de aumentar un poco la velocidad de sus moléculas.

2. Los cuerpos, (por ejemplo el cuerpo humano) en contacto con el aire más frío pierden calor a través de su superficie mediante el mecanismo de convección. El ritmo de pérdida es:

$\dot Q=h \ A \ (T_s - T_a)$

$\dot Q$ es la pérdida de calor en J/s=W

$A$ es el área del cuerpo en contacto con el aire, por la que el cuerpo pierde calor

$T_s$ es la temperatura de la superficie del cuerpo.

$T_a$ es la temperatura del aire.

$h$ es el coeficiente de convección.

Con el aire en calma $h$ es pequeño. Si arrancas el ventilador y lo diriges hacia tu cuerpo lo que haces es aumentar mucho el valor de $h$ y en consecuencia el de $\dot Q$ que es proporcional a $h$

Saludos.

Gracias, una duda: ¿Etonces la temperatura si aumenta solo que de manera muy poco significativa de manera que pueda despreciarse?, ¿entonces cual seria la velocidad que tienen las particulas despues de ser empujadas?, ¿casi la misma?

[Alriga]

Re: ¿Por que no cambia la temperatura del aire al ser empujado por un ventilador?

1. El incremento de velocidad que proporciona el ventilador respecto de la velocidad propia de agitación de las moléculas de aire es completamente despreciable, por lo que el ventilador no aumenta la temperatura del aire por el hecho de aumentar un poco la velocidad de sus moléculas.

2. Los cuerpos, (por ejemplo el cuerpo humano) en contacto con el aire más frío pierden calor a través de su superficie mediante el mecanismo de convección. El ritmo de pérdida es:

$\dot Q=h \ A \ (T_s - T_a)$

$\dot Q$ es la pérdida de calor en J/s=W

$A$ es el área del cuerpo en contacto con el aire, por la que el cuerpo pierde calor

$T_s$ es la temperatura de la superficie del cuerpo.

$T_a$ es la temperatura del aire.

$h$ es el coeficiente de convección

Con el aire en calma $h$ es pequeño. Si arrancas el ventilador y lo diriges hacia tu cuerpo lo que haces es aumentar mucho el valor de $h$ y en consecuencia el de $\dot Q$ que es proporcional a $h$

Saludos.

[HighFlyingBird]

Una duda compañeros: si $T \propto E$ en promedio y al ser empujados por el ventilador aumentan su velocidad y por tanto su energía, ¿no deberia aumentar su temperatura tambien?, sin embargo al medir con un sensor no muestra cambios en su comportamiento, ¿por que?
Saludos y gracias de antemano.