> restart;#"m6_p31"

Un tubo recto abierto en sus extremos se mantiene vertical e isotermo, existiendo una sustancia en su interior que a esa temperatura está en parte sólida (la inferior) y en parte líquida. Se observa que si la temperatura disminuye, la superficie de separación sólido líquido asciende. Relacionar las densidades del sólido y el líquido con la variación del nivel por unidad de temperatura y el calor latente de cambio de estado.

Datos:

> read"../therm_eq.m":read"../therm_proc.m":with(therm_proc):

Image

Esquema:

> `:=`(Sistemas, [MC])

> `:=`(Estados, [1, 2])

Eqs. const.:

> eqET:=eq1_15;eqEE:=eq1_17;dat:=Const,SI2,SI1:

`:=`(eqET, rho = rho[0])

`:=`(eqEE, DU = `*`(m, `*`(c, `*`(DT))))

a) Relacionar las densidades del sólido y el líquido con la variación del nivel por unidad de temperatura y el calor latente de cambio de estado.

> eqBM:=rho_s*(z_s-z_l)+rho_l*z_s=rho_s*(z_s+dzs_dT*dT-z_l-dzl_dT*dT)+rho_l*(z_s+dzl_dT*dT);eqClap:=dp_dT_sat=hsl/(T*(1/rho_s-1/rho_l));p_interf:=p0+rho_l*g*(z_l-z_s);eq2:=dp_dT_sat=rho_l*g*(dzl_dT-dzs_dT);eqBM:=rho_l*(dzl_dT-dzs_dT)+rho_s*dzs_dT=0;

`:=`(eqBM, `+`(`*`(rho_s, `*`(`+`(z_s, `-`(z_l)))), `*`(rho_l, `*`(z_s))) = `+`(`*`(rho_s, `*`(`+`(z_s, `*`(dzs_dT, `*`(dT)), `-`(z_l), `-`(`*`(dzl_dT, `*`(dT)))))), `*`(rho_l, `*`(`+`(z_s, `*`(dzl_dT...

`:=`(eqClap, dp_dT_sat = `/`(`*`(hsl), `*`(T, `*`(`+`(`/`(1, `*`(rho_s)), `-`(`/`(1, `*`(rho_l))))))))

`:=`(p_interf, `+`(p0, `*`(rho_l, `*`(g, `*`(`+`(z_l, `-`(z_s)))))))

`:=`(eq2, dp_dT_sat = `*`(rho_l, `*`(g, `*`(`+`(dzl_dT, `-`(dzs_dT))))))

`:=`(eqBM, `+`(`*`(rho_l, `*`(`+`(dzl_dT, `-`(dzs_dT)))), `*`(rho_s, `*`(dzs_dT))) = 0)

> sol1:=solve({eq2,eqBM},{dp_dT_sat,dzl_dT});assign(%):

`:=`(sol1, {dzl_dT = `+`(`-`(`/`(`*`(dzs_dT, `*`(`+`(`-`(rho_l), rho_s))), `*`(rho_l)))), dp_dT_sat = `+`(`-`(`*`(g, `*`(dzs_dT, `*`(rho_s)))))})

> rho_s_:=solve(eqClap,rho_s);rhorho:=expand(rho_s_[2]/rho_l);

`:=`(rho_s_, 0, `/`(`*`(rho_l, `*`(`+`(`*`(g, `*`(dzs_dT, `*`(T))), hsl))), `*`(g, `*`(dzs_dT, `*`(T)))))

`:=`(rhorho, `+`(1, `/`(`*`(hsl), `*`(g, `*`(dzs_dT, `*`(T))))))

>