Temperaturas de proceso
Muchas relaciones fundamentales de la termodinámica incluyen la temperatura como variable central. Esta determina la densidad, la presión, la velocidad de reacción, el flujo de calor y el estado de agregación.
Un ejemplo sencillo es la ley de los gases ideales:
p ⋅V = n ⋅ R ⋅ T
Donde p es la presión, V el volumen, n la cantidad de sustancia, R la constante universal de los gases y T la temperatura absoluta. La ecuación muestra que la presión, el volumen y la temperatura están directamente relacionados entre sí.
En los procesos de transferencia de calor, la diferencia de temperatura es la fuerza motriz:
Q˙ = U·A·(T1-T2)
Donde Q˙ es el flujo de calor, U el coeficiente global de transferencia de calor, A la superficie de transferencia de calor y T1 y T2 las temperaturas de los sistemas implicados.
Las transformaciones químicas y físicas también dependen en gran medida de la temperatura. La velocidad de reacción se puede describir a menudo mediante la ecuación de Arrhenius:
K = A · exp(- EA/(R · T))
Donde k es la constante de velocidad de reacción, A un factor preexponencial, EA la energía de activación, R la constante de los gases y T la temperatura absoluta. Incluso pequeños cambios de temperatura pueden tener aquí grandes repercusiones. En las transiciones de fase, la temperatura del proceso desempeña un papel fundamental. En la evaporación se aplica:
Q˙= m˙ · Δhv
Donde m˙ es el caudal másico de la sustancia que se evapora y Δhv la entalpía específica de evaporación. La transferencia de calor tiene lugar en la interfaz de fase y depende de la temperatura.
Además del valor absoluto de la temperatura del proceso, su precisión y dinámica son decisivas. Una medición inexacta de la temperatura puede dar lugar a decisiones erróneas en el proceso. Una medición demasiado lenta puede desestabilizar o retrasar los circuitos de regulación.