Termodinámica Manuel Alejandro Miranda Pérez Física Instituto IACC 04 de Agosto de 2014
RECURSOS NECESARIOS PARA REALIZAR LA TAREA: 1. Contenidos de la semana 6. 2. Recursos adicionales: a. http://www.walter-fendt.de/ph14s/gaslaw_s.htm b. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/atmosfera/atmosfera.html c. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/latente1/latente1.html d. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/cero/cero.html e. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/adiabatico/adiabatico.html f. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/carnot/carnot.html g. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/estadistica/termodinamica/termo1/termo1.xhtml
INSTRUCCIONES: Responda con claridad las siguientes preguntas.
1. ¿Qué relevancia tiene para la termodinámica y su desarrollo el que Robert Brown reportara que granos de polen suspendidos en un líquido se movían erráticamente de un lugar a otro, como si estuvieran bajo agitación constante?
Respuesta:
Las observaciones que el realizo sirvieron para tener las bases de cómo se comportan los cuerpos, siendo estos construidos sobre el comportamiento microscópico de distintos agentes como la presión y el calor, siendo una base para la termodinámica y sus aplicaciones físicas.
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La observación del recorrido aleatorio de una partícula suspendida en un fluido condujo, a la primera medición de la masa del átomo, el movimiento Browniano sirve de modelo matemático para los distintos procesos aleatorios.
El fenómeno que manifestó, brindó a los científicos una prueba para la existencia de los átomos. Posteriores investigaciones, hacia fines del siglo XIX, confirmaron, comprender mejor el fenómeno, y si plantearon
pero no permitieron
numerosas discusiones sobre su verdadero
origen. La explicación teórica a este fenómeno fue dada por Albert Einstein en 1905 y comprobada experimentalmente por el químico-físico Jean Baptiste Perrin.
2. Explique con sus palabras las tres leyes de la termodinámica estudiadas en esta semana.
Respuesta:
La ley Cero de la Termodinámica: es un principio de generalización del equilibrio térmico
entre cuerpos o sistemas termodinámicos en contacto. Es decir si 2 cuerpos o más están a diferente temperatura y hacen contacto, después de un tiempo, estos alcanzaran la misma temperatura o serán térmicamente iguales. Esta ley es de gran jerarquía porque asintió definir a la temperatura como una propiedad termodinámica y no en función de las propiedades de una sustancia.
Primera ley de la termodinámica habla de cuando se trabaja en un sistema o simplemente
intercambia calor con otros, la energía interna cambiara. También es conocida como Principio de conservación de la energía. Fue propuesta por el físico e ingeniero Sadi Carnot, Padre de la
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termodinámica. En ella se pronuncia simplemente que la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva.
Segunda ley de la termodinámica: Ella dice que no es posible construir una maquina capaz de
convertir la energía térmica completamente, de manera continua en otra forma de energía. El calor jamás fluye espontáneamente de un objeto frío a un objeto caliente. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada entropía
Tercera ley de la termodinámica: Dice que es imposible conseguir el cero absoluto de la
temperatura, en 0 grados Kelvin y según el Postulado de Nernst, cuando nos aproximamos al cero absoluto la entropía del sistema se hace independiente de las variables que definen el estado del mismo.
Puede formularse también como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor constante específico.
No se puede llegar al cero absoluto mediante una serie finita de procesos y como dato más técnico y sacado de los estudios,
puedo indicar que el cero absoluto (0 K) corresponde
aproximadamente a la temperatura de -273,16 ºC, sabiendo que nunca se ha alcanzado tal temperatura y la termodinámica asegura que es inalcanzable.
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3. Explique por qué una máquina no puede tener un rendimiento de 100%.
Respuesta:
Se explica así porque ninguna maquina o proceso va a ser eficiente el 100%, debido a la pérdida de energía que se produce, a los rozamientos de sus piezas, este ya sea por la fricción que ocurre, perdiendo el calor que se emite y así no otorgando la energía en su totalidad. Es decir, no hay dispositivo en que pueda convertir completamente el calor en trabajo mecánico.
En Termodinámica se define el rendimiento en función del calor o de la temperatura de los focos frío y caliente de una máquina térmica.
Según los científicos pronuncian que al experimentar y estudiar por muchos años, no se ha podido construir una maquina térmica que produzca 100% de eficiencia, siendo una de las leyes fundamentales de la naturaleza.
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4. Explique el funcionamiento de un motor de combustión interna desde el punto de vista termodinámico.
Respuesta:
Podría decir que el funcionamiento de debe a que el calor liberado en el proceso de combustión constituye la fuente de energía de la que dispone el motor para su posterior transformación en energía cinética o trabajo mecánico útil.
Los motores de combustión interna, realizan la ignición dentro de la misma máquina, existiendo los motores Diesel, rotativos, Motor Otto y las turbinas de gas. Por ello en todos los motores hace falta de un comburente y un combustible, como el combustible, gases y sólidos.
La máquina de combustión interna obtiene energía mecánica directamente de la energía química de un combustible que arde dentro de la cámara de combustión.
La más común es el motor de gasolina de cuatro tiempos, en el cual la gasolina evaporada, mezclada con aire por el carburador o inyector y colocada en la cámara de expansión, explota mediante una chispa eléctrica producida por una bujía. La energía térmica genera trabajo en el momento que los gases ejercen presión sobre el pistón.
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5. Explique la siguiente frase: “No existe ningún procedimiento que en la experiencia de Jo ule permita enfriar el calorímetro y levantar las pesas de modo que todo vuelva al estado Inicial”.
Respuesta:
En la mayoría de las aplicaciones es un efecto indeseado y es la razón por la que los aparatos eléctricos y electrónicos necesitan un ventilador que disipe el calor generado y evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos.
El experimento de Joule llevó a la teoría de la conservación de la energía lo que a su vez condujo al desarrollo del primer principio de la Termodinámica.
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Bibliografía - Contenido Semana 6 - Curso Física - Carrera Prevención de Riesgos - Instituto IACC- 2014. - Referencias: http://html.rincondelvago.com/principios-de-termodinamica.html - http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_combusti%C3%B3n_interna - http://matiaspuello.files.wordpress.com/2011/02/capitulo-termodinamica.pdf - http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_cero_de_la_termodin%C3%A1mica http://es.wikipedia.org/wiki/Primer_principio_de_la_termodin%C3%A1mica#Aplicaciones_de_l a_Primera_Ley
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