Física Unidad 1. Introducción a la física 1.1. ¿Qué es la física? 1.1.3. Ejemplos de aplicación de la fsica en ingeniería
Refrigerador Uno de los ejemplos más contundentes que muestran que la física está en todas partes, es el refrigerador doméstico. Sin la física, y en particular sin el desarrollo de la termodinámica, este gran invento nunca hubiera sido posible. La idea del refrigerador surge de lo que se conoce como “máquinas térmicas” que son dispositivos capaces de convertir calor en trabajo, lo que servirá para realizar alguna tarea, con ayuda de un uido que trabaja en ciclos termodinámicos.
Un ciclo termodinámico de un uido, es la consecución de un cierto número de procesos termodinámicos, es decir, alteraciones físicas realizadas a la sustancia, como aumentar su presión, disminuir su temperatura, cambiar su estado de agregación, etc., que tienen como resultado nal, el estado en que se encontraba el uido inicialmente, de ahí la palabra ciclo.
Gracias a la física -segunda ley de la termodinámicater modinámica- se sabe que no se puede convertir todo el calor sumini strado a una máquina térmica en trabajo, sino que siempre habrá un “desperdicio” o residuo que se maniesta, por lo general, en forma de calor.
El diagrama representa cómo el calor de entrada se divide en calor de salida (“desperdicio”) y trabajo (“ ganancia” para realizar alguna tarea). Un refrigerador de uso doméstico funciona como una máquina térmica que invierte la dirección del ujo de calor y el trabajo. Esta clase de dispositivos térmicos reciben el nombre de “máquinas frigorícas” y consisten en sacar calor de un reservorio a temperatura menor para introducirlo en otro que tiene una temperatura más alta, con ayuda de trabajo externo aplicado al sistema. El uido que hace posible el funcionamiento de esta máquina se llama “uido refrigerante” y está en contacto con los dos reservorios térmicos. El ciclo termodinámico que se lleva a cabo se explica a continuación: Educación Superior Abierta y a Distancia • Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales
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Física Unidad 1. Introducción a la física 1.1. ¿Qué es la física? 1.1.3. Ejemplos de aplicación de la fsica en ingeniería
1. Se empieza con un uido refrigerante en estado líquido a temperatura al que se le transere calor estando en contacto con el reservorio a temperatura mayor En este paso se quiere que la temperatura del uido se mantenga constante, por lo que se compensa la transferencia de calor con un aumento en su volumen y una disminución en su presión, de tal forma que el resultado es que el líquido refrigerante se convierte en gas. 2. Después se sube la temperatura del uido mediante trabajo externo. Esto se realiza por lo general comprimiendo y aumentado la presión del ahora gas refrigerante. En este punto, el gas tiene una temperatura 3. A continuación el gas a temperatura entra en contacto con un reservorio a temperatura mayor, por lo que ahora es el uido el que cede una cantidad de calor hasta que vuelve a un estado líquido. Este paso es el inverso del primero, porque ahora se aumenta el volumen y se reduce la presión para mantener la temperatura ja y regresar al uido refrigerante al estado líquido. 4. Ya que el uido está en estado líquido, se le baja la temperatura hast a llegar a con ayuda de trabajo externo que se verá reejado en el uido como una expansión de volumen y disminución de presión, obteniendo un líquido como en el estado inicial y completando el ciclo.
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