Semana 15

2ª. Ley de la Termodinámica

	¿Qué es un proceso termodinámico reversible?	¿En qué consiste un proceso termodinámico irreversible?	¿Cómo enuncio Clausius la 2ª. Ley de la Termodinámica?	¿Cuál es el enunciado de la 2ª. Ley de la Termodinámica de Kelvin y Planck?	¿Cuál es el funcionamiento de un refrigerador?	¿Cuál sería una conclusión general de la 2a. Ley de la termodinámica?
Equipo	1	3	5	2	4	6
Respuesta	Se denominan procesos reversibles a aquellos que hacen evolucionar a un sistema termodinámico desde un estado de equilibrio1inicial a otro nuevo estado de equilibrio final a través de infinitos estados de equilibrio. De una manera simplificada, se puede decir que un proceso reversible es aquel proceso que, después de ser llevado de un estado inicial a uno final, puede retomar sus propiedades originales. Estos procesos son procesos ideales,2 ya que el tiempo necesario para que se establezcan esos infinitos estados de equilibrio intermedio sería infinito.	Son aquellos procesos que como su nombre los indica, no son reversibles en tiempo, en perspectiva de los procesos naturales. Así que se puede definir que todos los procesos naturales son irreversibles	“Es imposible construir una máquina cíclica, que no tenga otro efecto que transferir calor continuamente de un cuerpo hacia otro, que se encuentre a una temperatura más elevada”. En términos sencillos, el calor no puede fluir espontáneamente de un objeto frío a otro cálido. Este enunciado de la segunda ley establece la dirección del flujo de calor entre dos objetos a diferentes temperaturas. El calor sólo fluirá del cuerpo más frío al más cálido si se hace trabajo sobre el sistema.	“es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no tenga otro efecto que absorber la energía térmica de una fuente y realizar la misma cantidad de trabajo”.	Su funcionamiento se basa en tomar calor de la parte de baja temperatura y lo expulsa al exterior, obviamente empleando una fuente de energía, en este caso, la eléctrica. La mayoría de los refrigeradores poseen un proceso cíclico de compresión y descompresión de un gas para así extraer calor de la parte interior y sacarlo a través de la rejilla de la parte posterior que se denomina condensador.  Para controlar este sistema, los refrigeradores poseen un termostato	El calor nunca influye espontáneamente de una sustancia fría a una sustancia caliente.

Practica

FASE DE DESARROLLO   La entropía en los procesos reversibles (I) En el simulador temperatura-entropía, http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/segundo/segundo.htm  Cada equipo calculara la variación de la entropía en función de una temperatura, para seis pasos, graficar los datos temperatura entropía. Equipo 1 2 3 4 5 6 Paso 1 2 3 4 5 6 Imagen

Entropía e irreversibilidad energética

	¿Qué es la entropía?	¿Cuál es el modelo matemático de la entropía?	¿Cuáles son las unidades que intervienen el modelo matemático de la entropía?	¿Cuándo se tiene un proceso irreversible?	¿Cuáles son Ejemplos de procesos termodinámicos irreversibles?	¿Para qué sirve la entropía?
Equipo	4	2	6	5	1	3
Respuesta	Es una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo.		S= Kcal/K Q1-2= Cantidad de calor T= Temperatura absoluta (Kelvin)	El concepto de irreversibilidad se aplica a aquellos procesos que, como la entropía, no son reversibles en el tiempo. Si un sistema termodinámico de moléculas interactivas es trasladado de un estado termodinámico a otro, ello dará como resultado que la configuración o distribución de átomos y moléculas en el seno de dicho sistema variará.	Movimiento con fricción Expansión libre Transferencia de energía como calor debido la diferencia significativa de temperatura. Corriente eléctrica a través de una resistencia diferente a cero Reacción química espontánea Mezcla de materia de diversa composición o estado.	para saber que procesos tienden a ser favorables termodinamicamente ya que todo tiende al desorden según la Ley de la termodinámica

Practica

FASE DE DESARROLLO Los alumnos desarrollan la lectura siguiente de acuerdo a las indicaciones del Profesor: Entropía Procedimiento: -           Pesar una muestra de agua sólida y medir su temperatura, -           Medir 100 ml de agua en el vaso de precipitados y medir su temperatura -           Colocar el agua solida centro del vaso de precipitados y medir el tiempo de equilibrio de temperaturas y la temperatura final. -           Tabular y graficar los datos. Masa de hielo-tiempo-temperatura. Equipo Masa de agua solida gramos Temperatura inicial agua solida o C o C Temperatura final Temperatura agua liquida o C Tiempo de equilibrio. minutos 1 11.9gr 6° 9° 18° 9.50 min 2 10.7 gr 7 ° 10° 18° 5 minutos 3 11gr 6° 9° 18° 9 min 4 27.65 gr 4° 4° 18° 16 min 5 16.2 g 8° 10° 18° 8.15 6 10.7 4° 11° 13° 8min 19seg

Semana 14

Maquinas termicas

Preguntas	¿Qué es una maquina térmica?	¿Cómo funciona una maquina térmica?	¿Qué es la eficiencia ideal de una maquina térmica?	¿Cómo se calcula la eficiencia real de las maquinas térmicas?	¿Cuáles son las variables que intervienen en las maquinas terminas?	¿Qué unidades se utilizan en las variables de las maquinas térmicas?
Equipo	6	3	1	2	4	5
Respuesta	Es un dispositivo cuyo objetivo es convertir calor en trabajo. Para ello utiliza una sustancia de trabajo (vapor de agua, aire, gasolina) que realiza una serie de transformaciones térmodinamicas cíclicas, para que la máquina pueda funcionar de forma continúa.	Las maquinas térmicas aprovechan una fuente de energía para realizar un trabajo mecánico, la energía transferida como calor a la maquina no puede, a su vez ser transferida íntegramente por esta, como trabajo. Una parte de la energía debe ser transferida como calor.	Es la relación entre el trabajo mecánico producido y el calor suministrado.	e=T/Q1=(Q1-Q2)/Q1=(T1-T2)/T1 Donde: (cal/joule) T= trabajo mecanico Q1= calor suministrado Q2= calor obtenido T1= trabajo de entrada T2= trabajo de salida e= eficencia (%)	e=T/Q1=(Q1-Q2)/Q1= (T1-T2)/T1 T= trabajo mecánico (cal. Joule) Q1= Calor suministrado (cal. Joule) Q2=calor obtenido (cal. Joule) T1=Trabajo de entrada (cal. Joule) T2=Trabajo de salida (cal. Joule) e= eficiencia.(%)	Joules (trabajo y energía) Temperatura °C

Practica

FASE DE DESARROLLO Colocar 100 ml de agua en el matraz erlenmeyer, y tapar con el tapón horadado colocar el tubo de vidrio de desprendimiento. Calentar el agua y medir la temperatura de salida del vapor, colocar en la salida del vapor de agua el rehilete y medir el número de revoluciones. Tabular y graficar los datos obtenidos, temperatura-vueltas. Equipo Temperatura del vapor Giros por minuto del rehilete 1 80° Sin giros 2 70° Sin giros 3 80° Sin giros 4 80° C Sin giros 5 82° C Sin giros 6 64°C Sin giros

Esquema general de las maquinas térmicas

	Motor Stirling Turbomáquinas	Turbina Alternativas	Compresor de émbolo Rotativas	Compresor rotativo	Turbomáquinas	Turbocompresor
Equipo	4	6	5	2	1	3
Respùesta e imagen	El motor stirling usa como sustancia de trabajo el gas helio y como combustible o energía de accionamiento la radiación solar este motor es capaz de producir aproximadamente 1KW de energía Eléctrica.	Es un motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice.	Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. El aire es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético	Los compresores rotativos pueden tener dos mecanismos de -acción, con paletas o de excéntrica, también llamados de rodillo. En los compresores de paletas y de rodillo, la compresión se produce por la disminución del volumen resultante entre la carcasa y el elemento rotativo, cuyo eje no coincide con el eje de la carcasa (ejes excéntricos). En estos compresores rotativos no son obligatorias válvulas de admisión, ya que como el gas entra de forma incesante en el compresor la pulsación de gas es mínima.	máquina cuyo elemento principal es un rodete (rotor giratorio) a través del cual pasa un fluido de forma continua, cambiando éste su cantidad de movimiento por acción de la máquina. Se da así una transferencia de energía entre la máquina y el fluido a través del momento del rotor sea en sentido máquina-fluido (como en el caso de una bomba hidráulica) o fluido-máquina (como en el caso de una turbina)	Un turbocompresor o también llamado turbo es un sistema desobrealimentación que usa una turbina centrífuga para accionar mediante un eje coaxial con ella, un compresor centrífugo para comprimir gases. Este tipo de sistemas se suele utilizar en motores de combustión internaalternativos, especialmente en los motores diésel.

Practica

FASE DE DESARROLLO Principio de la máquina de Thomas Savery Colocar 50 ml de agua en el matraz Erlenmeyer, tapar el matraz con el tapón, tubo de desprendimiento y manguera. Colocar el sistema anterior sobre el tripie y la manguera a un vaso de precipitados con 100 ml de agua. Calentar  el matraz hasta ebullición del agua (30 ml), esperar a que el matraz se enfrie y medir la cantidad de agua que regresa al matraz. Calcular la eficiencia del retorno de agua. Equipo Agua en el matraz ml Agua que regreso Eficiencia 1 50ml 75ml 60 2 50ml 75ml 60 3 50ml 75ml 60 4 40ml 85ml 80 5 50ml 75ml 60 6 50ml 85ml 60

Recapitulación

Equipo	1	2	3	4	5	6
Resumen	El día martes se hizo una práctica en la cual se la calculó la fuerza o potencia con la que era expulsado el vapor de agua con la ayuda de un rehilete. El día jueves se realizó otra práctica donde se calculó la eficiencia de las máquinas térmicas.	El día martes revisamos las indagaciones correspondientes de la semana. Después hicimos la práctica donde observamos y calculamos la fuerza y/o potencia con la que se expulsaba el vapor del agua con ayuda de un rehilete. El día jueves realizamos otra práctica con la que calculábamos la eficiencia que llegan a tener las máquinas térmicas, es decir, la aplicación de la energía calorífica, en el experimento de Savery.	El dia martes, después de revisar las indagaciones semanales, realizamos una practica donde se fabrico un reguilete para ver la presión del vapor, el cual no dio resultado debido a el tamaño y presión expulsada. El jueves dimos ejemplos sobre maquinas térmicas, para después realizar el experimento de Savery donde  con un matraz con agua y una manguera de ule, hicimos que el agua se transportara de un lugar a otro por medio de vapor :D	El día martes hicimos una práctica donde calculamos y observamos la fuerza del vapor que se expulsaba y comprobar si con esa fuerza podría hacer giros un rehilete. El día jueves hicimos una práctica en donde observamos la eficiencia que tienen las maquinas térmicas.	El día martes revisamos las indagaciones. Construimos un rehilete para calcular la potencia del vapor que era expulsado por un tubo de vidrio. El jueves pusimos ejemplos de máquinas térmicas e hicimos una práctica para calcular la eficiencia de las máquinas térmicas. Viernes: recapitulación J	El día martes hacía frío y revisamos las indagaciones y resolvimos la actividad correspondiente  en la computadora. En la práctica construimos un rehilete y en un matraz Erlenmeyer pusimos agua a calentar y lo tapamos con un tubo de desprendimiento con manguera de hule, para ver como la fuerza del vapor movía el rehilete. El jueves llenamos un matraz con agua y también un vaso de precipitado,  éste, tapado con un tubo de desprendimiento con manguera de hule, la otra parte de la manguera la pusimos en el vaso de precipitado y al calentarse al empezar a hervir el agua del matraz, el agua del matraz pasaba al vaso de precipitado y cuando se enfrió el agua del vaso pasó al matraz. ;D  </tres.