Otras carreras horno

[lucass]

Hola a todos. Tengo una preguntita que me hicieron y no supe responder.
Me plantearon el problema de qué cantidad de calorías se necesitarían para calentar un horno a unos 140ºC. Sólo interesa saber, en principio, el calor que efectivamente entra al aire del horno, sin considerar las pérdidas por las paredes y esas cosas, es decir, sólo lo que tiene que llegar al aire.
Es que creía que el proceso sería a volumen constante, pero luego me dijeron ¿y por qué no a presión constante si el horno no está sellado ni nada de eso? es como un horno de cocina normal. Y bueno, en definitiva no sé cómo es el proceso. Es que cuando tocan los problemas de la realidad, a veces quedo medio en bolas.
Gracias por la atención

[carroza]

Re: horno

Hola.

La realidad es siempre complicada, pero el papel del físico es aproximarla por situaciones simplificadas tratables, pero que mantienen la esencia del problema.

Un horno, aunque no sea hermético, tiene una puerta cerrada, que mantiene un volumen de aire aproximadamente constante.

La presión en el interior de un horno no es constante. Varía con la temperatura, de forma que, cuando al final abres el horno, te sale una bocanada de aire caliente. Esto ocurre porque la presión interior es más alta que la exterior.

Total, que aunque un horno de cocina no sea un sistema de volumen constante (porque hay parte del gas que puede escapar), ni de presión constante (porque el volumen del horno no cambia), está mucho más cerca del primero que del segundo.

[skynet]

Re: horno

no estoy de acuerdo con lo que dice carroza,

un horno de cocina es un sistema a presion constante, al no ser hermetico el aire de su interior se escapa por las fisuras hasta que la presion en el interior sea igual a la del exterior por lo que la presion sera siempre constante e igual a la presion atmosferica.

la bocanada de aire caliente que notas al abrir la puerta se debe a que el aire caliente pesa menos que el aire frío por lo que tiende a salir del horno y subir,

si la presión en el interior fuera mayor que la del exterior notarías un empuje sobre la puerta del horno al abrirla y tendría algún tipo de cierre con un pasador para evitar que se abriese sola, pero no es así basta un pequeño empuje para abrirla.

saludos

[lucass]

Re: horno

Gracias a los dos por responder.
Alguien más que quiera aportar?? A ver para donde se inclina la balanza...

[alefriz]

Re: horno

no estoy de acuerdo con lo que dice carroza,

un horno de cocina es un sistema a presion constante, al no ser hermetico el aire de su interior se escapa por las fisuras hasta que la presion en el interior sea igual a la del exterior por lo que la presion sera siempre constante e igual a la presion atmosferica.

la bocanada de aire caliente que notas al abrir la puerta se debe a que el aire caliente pesa menos que el aire frío por lo que tiende a salir del horno y subir,

si la presión en el interior fuera mayor que la del exterior notarías un empuje sobre la puerta del horno al abrirla y tendría algún tipo de cierre con un pasador para evitar que se abriese sola, pero no es así basta un pequeño empuje para abrirla.

saludos

Siento no estar de acuerdo con tu planteamiento.

Si el proceso fuera a presión constante como planteas, implicaría que el volumen final del aire dentro del horno debido al calentamiento sería mayor que antes de poner el horno en marcha, cosa que no es cierta, pues el volumen se mantiene constante.

La presión en el interior siempre es mayor que en el exterior (atmosférica) ya que, como bien dices, la densidad del aire en el interior del horno (espacio de volumen constante - la frontera no se mueve) disminuye en el interior al calentarse, y esto implica que la presión aumenta de acuerdo a la ecuación de estado del gas dentro del horno.

Por otro lado, la fuerza neta debida a la diferencia de presiones a cada lado de la puerta del horno es insuficiente para abrirla.

[polonio]

Re: horno

Hay que entender que es un sistema abierto (no un sistema cerrado). Se pueden hacer los cáculos de forma precisa teniendo en cuenta que el sistema es abierto (y no cerrado) y que el volumen de control (el horno) es constante (¿o alguien ve inflarse al horno mientra trabaja?).

De esta forma, como el aire que se escapa es poco, la aproximación de Carroza es bastante buena.

Resumiendo: el sistema es de volumen constante, sí, pero es abierto (varía la masa de aire en el horno).

Mirad aquí, por ejemplo, para la expresión del primer principio para sistemas abiertos.

[skynet]

Re: horno

Siento no estar de acuerdo con tu planteamiento.

Si el proceso fuera a presión constante como planteas, implicaría que el volumen final del aire dentro del horno debido al calentamiento sería mayor que antes de poner el horno en marcha, cosa que no es cierta, pues el volumen se mantiene constante.

estaría de acuerdo contigo si se tratara de un sistema cerrado, pero no es así, se trata de un sistema abierto, al calentar el horno parte del aire que hay en su interior sale al exterior (ya hemos dicho antes que el horno no es hermetico) por lo que aumenta la temperatura sin que aumente la presion.

por cierto, ¿alguien puede explicarme como se evita que, de un recipiente(horno) que no es hermetico y que esta a presión, se salga el aire hasta igualar su presion con el exterior?

saludos

[skynet]

Re: horno

De esta forma, como el aire que se escapa es poco, la aproximación de Carroza es bastante buena.

Resumiendo: el sistema es de volumen constante, sí, pero es abierto (varía la masa de aire en el horno).

.

dices que el aire que se escapa "es poco"........¿por que?......¿puedes justificar esta afirmacion?¿puedes decirme cuánto "es poco"?

el aire que se escapa es el nacesario para mantener la presion en el interior del horno constante e igual a la presion exterior, ni más ni menos.....por lo tanto el sistema es a presión constante.

saludos

[carroza]

Re: horno

Hola.

Un horno, no hermético, con el paso del tiempo llega a equilibrar la presión interior con la externa. No obstante, ese tiempo es, en general, bastante más largo que el tiempo que utiliza el horno en calentar.

Por eso, con el horno recien caliente, como cuando se saca la pizza, por ejemplo, la presion es más alta y sale la bocanada de aire caliente.

Sin embargo, si dejas el horno varias horas, como cuando dejas el pollo a hacerse lentamente, la presion puede llegar a equilibrarse.


Puedes hacer un experimento, para ver si la presion dentro es mayor o no.
Quema una pizza, y abre el horno.

Si la presion está equilibrada, el humo sale lentamente, en la dirección vertical, rebosando desde el borde superior del horno.

Si la presion interior es más grande, el humo sale bruscamente de toda la boca del horno, y luego sube.

[skynet]

Re: horno

amigo carroza, echa cuentas:

supon que el horno se calienta desde 20º a 250º, en grados kelvin será de 293ºk a 523ºk, aplicando las ecuaciones de un gas ideal , si el volumen es constante, la presión en el interior del horno debería llegar a 1,8bar(abs.), esto es una presion relativa de 0,8bar.

si la puerta del horno tiene una superficie de 80cm x 50cm= 4000cm2, la presion sobre la puerta ejercería una fuerza equivalente a un peso de 3,2 Toneladas.......yo creo que esto bastaría sobradamente para abrir la puerta del horno......

saludos

[Ulises7]

Re: horno

amigo carroza, echa cuentas:

supon que el horno se calienta desde 20º a 250º, en grados kelvin será de 293ºk a 523ºk, aplicando las ecuaciones de un gas ideal , si el volumen es constante, la presión en el interior del horno debería llegar a 1,8bar(abs.), esto es una presion relativa de 0,8bar.

si la puerta del horno tiene una superficie de 80cm x 50cm= 4000cm2, la presion sobre la puerta ejercería una fuerza equivalente a un peso de 3,2 Toneladas.......yo creo que esto bastaría sobradamente para abrir la puerta del horno......

saludos

Que yo sepa desde hace más o menos unos 30 años ya no se utiliza el término grado kelvin ( ºk ), sino kelvin a secas ( k ) .

Por cierto diria que la presión del horno sí que es mayor que la exterior, cuando abro el horno el aire caliente del interior del horno sale bruscamente, sube porque la densidad del aire caliente es menor que la del aire frio pero lo hace bruscamente por la diferencia de presiones ¿verdad?, a pesar de eso el horno no se abre...


saludos

[skynet]

Re: horno

cualquiera que haya usado un horno sabe que la puerta se abre ejerciendo muy poca fuerza, supongamos una fuerza equivalente a una peso de 10kg. (exagarando), esto supone una sobrepresion en su interior de 2,5mbar .... es decir ridícula, siendo así esta claro que no puede considerarse el horno como un proceso a volumen constante sino mas bién a presion constante.

saludos

[polonio]

Re: horno

Pues yo sigo diciendo que es un sistema abierto con el volumen de control constante, pues los hornos se dilatan prácticamente nada (al menos todos los que yo he visto funcionando y los que han contado).

Cuando haces los cálculos, supernena, no les puedo dar validez porque supones que el sistema es cerrado: ¡y no lo es! Si no, te reventaría el horno (o se hincharía como un globo). Haz los cálculos para sistema abierto y verás cómo los números son aceptables e incluso puedes medir lo que quieras para comprobarlo.

Insisto en que el problema está en que el sistema es abierto, no cerrado.

[skynet]

Re: horno

polonio, ¿insinuas entonces que la presión del interior del horno sí se incrementa? ¿que presión alcanza?...y...¿puedes explicarme entonces cómo se mantiene cerrada la puerta contra la presión interna?
saludos

[polonio]

Re: horno

No insinúo, lo afirmo. Los cálculos los puedes hacer según la expresión del primer principio para sistemas abiertos (arriba puse un enlace a la Wikipedia donde aparece la expresión).

Si tengo tiempo te hago los cálculos aproximados.

De todas formas, la puerta se mantiene inmóvil (que no cerrada) porque el cambio de presión no es suficiente para vencer la inercia de la puerta y los resortes que la sujetan.