Recapitulación

 Esta semana trabajamos la segunda ley de la termodinámica o de la entriopía en aumento, con nitrógeno liquido congelamos diversas cosas para ver el desprendimiento de calor de un cuerpo y la entriopia como expresa la segunda ley aumentar gradualmente.

Fenómenos térmicos y contaminación

Los fenómenos térmicos están muy relacionados con el hombre y con sus actividades, estos fenómenos son todos aquellos en los que está involucrada  la absorción y el desprendimiento de calor.

En ellos existen cuerpos que ceden energía en forma de calor, y otros que son capaces de absorberla.

La cantidad de calor (Q) se define como la energía cedida o absorbida por un cuerpo de masa (m), cuando su temperatura varía en un número determinado de grados y la fórmula que permite determinar la cantidad de calor (Q) cedida o absorbida por un cuerpo de masa (m) y calor específico (C), cuando su temperatura inicial (ti) varía hasta la temperatura final (tf,), se puede calcular mediante la fórmula: Q = C m (tf - ti ).

Un cuerpo de masa (m) puede variar su temperatura inicial mediante un fenómeno térmico si absorbe o cede cierta cantidad de calor (Q). Al considerar que la energía no puede ser creada ni destruida de acuerdo con la ley de conservación de la energía, entonces la energía absorbida (o cedida) por un cuerpo debe, en principio, ser cedida (o absorbida) por otro cuerpo. En estos procesos de emisión y absorción de energía desempeña un papel muy importante el proceso de combustión, ya que en un número considerable de fenómenos térmicos se logra el desprendimiento de energía de los cuerpos, mediante su combustión.

Durante la combustión de los cuerpos, el desprendimiento de calor se realiza de forma diferente de acuerdo con las características físicas y químicas del cuerpo en cuestión. Una magnitud que permite caracterizar cuantitativamente el desprendimiento de calor de los cuerpos durante la combustión, es el denominado calor específico de combustión, que se representa con la letra l. 

Se define el calor específico de combustión (l) como la cantidad de calor (Q) que cede la unidad de masa del cuerpo al quemarse totalmente. El calor específico de combustión (l) se expresa en unidades de energía (J) por unidades de masa (kg) y depende del tipo de combustible. Iguales masas de combustibles diferentes, desprenden diferentes cantidades de calor (Q) al quemarse totalmente. De otro modo, masas diferentes del mismo combustible desprenden, también, diferentes cantidades de calor (Q). La cantidad de calor (Q) desprendida por cierta masa (m) de combustible, al quemarse totalmente, puede ser calculada mediante la fórmula: Q = l m.

El calor específico de combustión generalmente se relaciona con los materiales considerados como combustibles tradicionales (petróleo, carbón, alcohol, leña, etc.), pero también puede ser asociado con los combustibles alternativos; por lo que es importante conocer las potencialidades combustibles de diferentes materiales que no se emplean con frecuencia en la combustión, mediante el conocimiento de sus calores específicos de combustión. 

De aquí que la opción de utilizar el carbón vegetal en sustitución de la leña no sea despreciable en términos de eficiencia. Por otra parte, la combustión del carbón vegetal resulta mucho menos contaminante que la combustión de la leña seca. Estos datos demuestran que en lugar de continuar el empleo de la leña en los fogones, sería recomendable incrementar la fabricación del carbón, que es más eficiente por su potencia calorífica y más ecológica como combustible.

BIBLIOGRAFIA

http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia20/HTML/articulo06.htm

SILADIN

Calor y temperatura.
La temperatura es la medida de energía cinética promedio de un cuerpo

Se realizó un experimento prendiendo una vela, y colocando la mano muy cerca a un lado de la vela.

Después se puso la mano arriba de la vela, sin embargo no se podía acercar tanto como cuando se puso a un lado de la vela.


Esto se debe a que las moléculas se expanden y suben; 'golpeando' nuestra mano y provocándonos sentir dicha sensación.


La temperatura se mide con la ayuda de un termómetro, el cual sólo mide su propia temperatura.

Radiación: Depende de la temperatura, más la cantidad de energía que se va a radiar.

En un experimento se obtuvo ayuda del motor de Herón, en el cual era un simple ejemplo del motor de vapor. Vapor = 100 °C

Que gracias al vapor que desprendía se podía mover.

Después de que nos explicaron todos los experimentos, se concluyo que la presión atmosférica es un factor muy importante, ya que también por esta se es más fácil respirar en la playa, que respirar en una montaña.

Entropía. Concepto relacionado con la irreversibilidad

En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural. La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos.

En termodinámica, el concepto de irreversibilidad se aplica a aquellos procesos que, como la entropía, no son reversibles en el tiempo. Desde esta perspectiva termodinámica, todos los procesos naturales son irreversibles. El fenómeno de la irreversibilidad resulta del hecho de que 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.
Cierta cantidad de "energía de transformación" se activará cuando las moléculas del "cuerpo de trabajo" interaccionen entre sí al cambiar de un estado a otro. Durante esta transformación, habrá cierta pérdida o disipación de energía calorífica, atribuible al rozamiento intermolecular y a las colisiones.
Lo importante es que dicha energía no será recuperable si el proceso se invierte.

BIBLIOGRAFIA

http://www.citrevistas.cl/termo/doc_entropia_2.pdf

Segunda ley de la termodinámica.

Segunda ley de la termodinámica.

La cantidad de entropía del Universo tiende a incrementarse con el tiempo.

Es una de las leyes más importantes de la física; aún pudiéndose formular de muchas maneras todas lleva a la explicación del concepto de irreversibilidad.

En un estado de equilibrio, los valores que toman los parámetros característicos de un sistema termodinámico cerrado son tales que maximizan el valor de una cierta magnitud función dichos parámetros, llamada entropía.

Segunda Ley de la Termodinámica - Entropía en Aumento
La Segunda Ley de la Termodinámica es comúnmente conocida como la Ley de la Entropía en Aumento. Mientras que la cantidad permanece igual (Primera Ley), la calidad de la materia/energía se deteriora gradualmente con el tiempo. ¿Por qué? La energía utilizable es inevitablemente usada para la productividad, crecimiento y reparaciones. En el proceso, la energía utilizable es convertida a energía inutilizable. Por esto, la energía utilizable es irrecuperablemente perdida en forma de energía inutilizable.

La "Entropía" es definida como una medida de energía inutilizable dentro de un sistema cerrado o aislado (el universo, por ejemplo). A medida que la energía utilizable decrece y la energía inutilizable aumenta, la "entropía" aumenta. La entropía es también un indicador de aleatoriedad o caos dentro de un sistema cerrado. A medida que la energía utilizable es irrecuperablemente perdida, el desorden, la aleatoriedad y el caos aumentan.

BIBLIOGRAFIA

http://www.allaboutscience.org/spanish/segunda-ley-de-la-termodinamica.htm

ACTIVIDAD DE LABORATORIO "Conversión de trabajo en calor."(gráficas)

Equipo	Temperatura madera	Metal	Piedra
1	100C	190C	170C
2	160C	190C	180C
3	170 C	19 0C	160 C
4	150C	190C	170C
5	180C	190C	170C
6	18OC	190C	18.50C

ACTIVIDAD DE LABORATORIO "Conversión de trabajo en calor."

MATERIAL:

Cautín, madera, metal, piedra, taladro con broca, termómetro.

PROCEDIMIENTO:

A.- Colocar la broca al taladro y aplicar durante dos minutos la acción de taladrar a la madera, el metal y la piedra.

B.-Medir la temperatura después de los dos minutos en cada caso.

C.-Dibujar sobre la madera un motivo para grabarlo con el cautín.

Equipo	Temperatura madera	Metal	Piedra
1	100C	190C	170C
2	160C	190C	180C
3	170 C	19 0C	160 C
4	150C	190C	170C
5	180C	190C	170C
6	18OC	190C	18.50C

Graficar los datos para cada material (equipo-temperatura).

Conclusiones:…….

El taladro produce un trabajo y al aplicarlo sobre estas tres superficies se trasformo en calor, el metal al ser el mejor conductor, es el de la temperatura más alta con 19°C y le siguen la madera y la piedra cuyas mediciones fueron my variables,

Gracias a esta actividad pudimos observa cómo se transforma el trabajo en calor en una superficie.

Actividad de laboratorio "aplicaciones de las formas de calor: conducción, convección, radiación." (gráfica)

      

TIEMPO	TEMPERATURA
0m	18°C
1m	28°C
2m	41°C
3m	51°C
4m	65°C
5m	75°C
6m	84°C
7m	92°C
8m	95°C

Actividad de laboratorio "aplicaciones de las formas de calor: conducción, convección, radiación."

Material: Sistema de calentamiento, placas de metal, parafina, matraz erlenmeyerm aserrín, lámpara, radiómetro.

Procedimiento:

-          Colocar  en la placa de metal una  muestra de para fina, colocar la placa de metal sobre la tela de alambre con asbesto y calentar lentamente medir el tiempo de cambio de estado de la parafina.

-         - colocar 100 ml de agua en el matraz erlenmeyer, adicionar una muestra de aserrín, colocar el matraz erlenmeyer sobre la malla de alambre y calentar tomar la temperatura cada minuto hasta evaporación (graficar tiempo-temperatura), observar lo que ocurre con el aserrín.

-         - colocar el radiómetro sobre la mesa y enfocar la luz de la lámpara a la parte oscura del radiómetro, medir el numero de vueltas por minuto.

Observaciones

Actividad	Observaciones
1	El metal es un material conductor de calor, pudimos observar la conducción de partículas de la barra de metal, a la parafina y esta se derritió en 1.53m/bronce y 1.50m/cobre.
2	En el caso del aserrín, observamos la convección, ya que al principio el aserrín estaba sin movimiento y al aumentar la temperatura del agua también aumento el movimiento del aserrín, aproximadamente a los 8 minutos con una temperatura de 95°C.
3	En el tercer caso medimos la radiación, en 1 minuto se produjeron 20 vueltas del radiómetro.

Conclusiones:

En esta actividad pudimos observar las distintas formas de aplicar calor, en la primera la conducción es necesario el contacto directo (barra y parafina), en el segundo la convección se produce sin la necesidad de contacto el agua al aumentar su temperatura le transmitió calor al aserrín lo que provoco su movimiento, y por último, el tercero la radiación que no necesita contacto y se produce por ondas electromagnéticas.

Máquinas térmicas y eficiencia de máquinas ideales y reales

La eficiencia en una maquina térmica es la relación entre el trabajo mecánico producido y el calor suministrado, la formulas es la siguiente: 

e = T / Q1 = (Q1-Q2)/Q1 = (T1-T2)/T1 donde: 
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 (%)

La eficiencia de una máquina térmica depende entre qué temperaturas trabaje... porque esto es fundamental
pero lo que importa es que esto junto con las características de fabricación de dicha máquina hace que se produzcan determinadas pérdidas de calor que producen una disminución de la eficiencia y por lo tanto la máquina no entrega el 100 % de su rendimiento como sería en un caso ideal, sino que tiene un rendimiento menor... 

Recuerda que una máquina térmica consiste en un instrumento que genera trabajo mecánico a partir de energía térmica, pero no toda la energía térmica la transforma en energía mecánica sino que parte de esta energía se disipa al medio ambiente o medio frío.... 

Ahora, profundizando un poco más, sabemos que ninguna máquina puede tener un rendimiento mayor al de la llamada máquina térmica de Carnot... que se determina en base a las temperaturas entre las cuales operaría dicha máquina, pero sería en condiciones también ideales... para la fabricación de la máquina.
Por supuesto, existen consideraciones de diseño que impiden que las máquinas reales
alcancen el rendimiento de la máquina de Carnot. Así, las indeseables pérdidas de energía, por
fricción, conducción, radiación, reducen drásticamente el rendimiento de las máquinas reales. Pero
estas pérdidas de rendimiento se pueden suprimir en parte mediante nuevos diseños, materiales más
avanzados o mejores lubricantes, haciendo que se acerque el rendimiento de la máquina real al de la
máquina de Carnot. Sin embargo, el máximo rendimiento que cualquier máquina funcionando entre
dos focos puede tener, siempre será el de la máquina de Carnot funcionando entre ambos focos.

BIBLIOGRAFIA

https://www.u-cursos.cl/ingenieria

www.cch.unam.mx/sacademica/files/.../Física%20I-II.pdf 

Esquema general de las máquinas térmicas

Junto a la conversión de trabajo en calor puesta de manifiesto en las experiencias de Joule, la transformación efectuada en sentido inverso es físicamente realizable. Los motores de explosión que mueven, en general, los vehículos automóviles y la máquina de vapor de las antiguas locomotoras de carbón, son dispositivos capaces de llevar a cabo la transformación del calor en trabajo mecánico. Este tipo de dispositivos reciben el nombre genérico de máquinas térmicas

 Las máquinas térmicas son aquellos dispositivos que se utilizan para transformar la energía (de un tipo a otro), y que en su funcionamiento producen un intercambio de calor. Dentro de las clases de máquinas térmicas, hay dos grandes grupos: los motores y los generadores. En los motores térmicos, la energía del fluido que atraviesa la máquina disminuye, obteniéndose energía mecánica. En el caso de generadores térmicos, el proceso es el inverso, de modo que el fluido incrementa su energía al atravesar la máquina. Tal distinción es puramente formal: Los motores térmicos, son máquinas que emplean la energía resultante de un proceso, generalmente de combustión, para incrementar la energía de un fluido que posteriormente se aprovecha para la obtención de energía mecánica. Los ciclos termodinámicos empleados, exigen la utilización de una máquina o grupo generador que puede ser hidráulico (en los ciclos de turbina de vapor) o térmico (en los ciclos de turbina de gas), de modo que sin éste el grupo motor no puede funcionar, de ahí que en la práctica se denomine Motor Térmico al conjunto de elementos atravesados por el fluido, y no exclusivamente al elemento en el que se obtiene la energía mecánica.

Ninguna máquina térmica alcanza un rendimiento del cien por cien. Esta limitación no es de tipo técnico, de modo que no podrá ser eliminada cuando el desarrollo tecnológico alcance un nivel superior al actual; se trata, sin embargo, de una ley general de la naturaleza que imposibilita la transformación íntegra de calor en trabajo. Por tal motivo las transformaciones energéticas que terminan en calor suponen una degradación de la energía, toda vez que la total reconversión del calor en trabajo útil no está permitida por las leyes naturales.

BIBLIOGRAFIA

http://www.scribd.com/doc/8384217/Maquinas-termicas

http://www.prepafacil.com/cch/Main/EsquemaGeneralDeLasMaquinasTermicas

Movimiento Rectilíneo Uniforme (sala TELMEX)

El Movimiento Rectilíneo Uniforme

-          En Internet, individualmente indagaran el tema: El movimiento Rectilíneo Uniforme.

-          Describir y anotar bibliografía

Un movimiento rectilíneo uniforme es aquél cuya velocidad es constante, por lo tanto, la aceleración es cero. Con base a la primera Ley de Newton toda partícula permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme cuando no hay una fuerza neta que actúe sobre el cuerpo. Webliografía: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/rectilineo/rectilineo.htm#uniforme http://shibiz.tripod.com/id9.html

-          ¿Podrá ponerse en movimiento un cuerpo, sólo a expensas de sus fuerzas internas?

-         No.

-          Discusión en equipo de la respuesta a la pregunta anterior:

-         Porque requiere de una fuerza externa para poder hacer un movimiento o posición; ya que    alteran el movimiento de las partículas en estas.

              Cada equipo presenta al grupo sus respuestas y se llega a un consenso de la respuesta:

De la actividad experimental se obtuvieron los datos de distancia recorrida por el móvil y el tiempo, calcular la velocidad, graficar  en Excel  distancia-velocidad y pegar la gráfica en este documento.

                    Tabulación                                          Gráfica.

                                                                                   

Distancia cm	Tiempo segundos	Velocidad cm/seg
20	0.5	40 cm/seg
40	1.1	36.36 cm/seg
60	1.7	35.3 cm/seg
80	2.1	38.1 cm/seg
100	2.8	35.7 cm/seg
120	3.5	34.3 cm/seg.

                                                                     Azul: Distancia

                                                                     Rojo: Velocidad

En equipo analizar los resultados obtenidos y escribir su conclusión:

La velocidad fue no fue una variable constante; en cambio la distancia fue constante, así como se muestra en la gráfica.

Localizar en Internet el: Simulador del Movimiento  Rectilíneo Uniforme, de acuerdo a la escala del simulador, obtener seis datos de distancia y el tiempo de recorrido para calcular la velocidad del móvil. Graficar en Excel distancia-velocidad y pegar la gráfica en este documento.

   Tabulación                                                                                          Gráfica

Lectura	Distancia cm	Tiempo segundos	Velocidad cm/seg
1	7	4.3	1.9
2	14	7.1	1.50
3	21	12	1.75
4	26	14.7	1.76
5	32	17.9	1.78
6	40	22.6	1.77

                                                                                               Azul: Distancia

                                                                                               Rojo: Velocidad

Escribir la dirección del simulador utilizado:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/practica/practica.htm

En equipo analizar  los resultados obtenidos y escribir su conclusión:

Comparar las conclusiones obtenidas del experimento con las del Simulador y escribir las conclusiones finales con referencia a la Pregunta inicial:

El movimiento requiere de la variación en las magnitudes tanto la velocidad como la distancia de otra forma no se puede dar.