FENOMENOS TERMICOS Y CONTAMINACION

F1 Semana 16 martes

46 Fenómenos térmicos y contaminación

Fuentes de contaminación y su relación con el uso de la energía.
Reconoce el impacto de la energía no aprovechable como fuente de contaminación.
Preguntas
¿En qué consisten las energías no-renovables?

¿En qué consisten las energías renovables?

¿Cuales son las energías renovables?

¿Cuales son las energías no renovables?

¿Cuales son las fuentes de energía más contaminantes?

¿Cuál es el impacto ambiental del uso de la energía?

Equipo
3
1
6
5
4

Respuestas
Las energías no renovables son aquellas son aquellas fuentes de energía que se encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse, ya que no existe sistema de producción o extracción viable.
.

Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales.[1] Entre las energías renovables se cuentan la hidroeléctrica, eólica, solar, geotérmica, maremotriz, la biomasa y los biocombustibles.
Las Fuentes de energía renovables son aquellas que, tras ser utilizadas, se pueden regenerar de manera natural o artificial.
- Energía mareomotriz (mareas)
- Energía hidráulica (embalses)
- Energía eólica (viento)
- Energía solar (Sol)
- Energía de la biomasa (vegetación)

Energía no renovable se refiere a aquellas fuentes de energía que se encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse, ya que no existe sistema de producción o extracción viable. Dentro de las energías no renovables existen dos tipos de combustibles:
Los combustibles fósiles.
Los combustibles nucleares.

Petróleo
Carbón
Gases clorofluorocarbónicos

RECAPITULACION 15

Recapitulación 15

Resumen del martes y jueves.

Lectura del resumen por equipo

Aclaración de dudas

Revisión del programa para examen

Registro de asistencias.

Equipo
1
2
3
4
5
6
Resumen


El martes vimos la segunda ley de la termodinámica y el jueves vimos la entropía y realizamos un experimento en el cual derretimos un hielo en agua y llegamos a la conclusión de que el agua le da energía al hielo.
El martes hicimos un ejercicio en la computadora sobre la segunda ley de la termodinámica y el jueves hicimos una práctica derritiendo un hielo en agua y midiendo la temperatura de cada el agua le pasa el calor al hielo haciendo que se derrita ya que el cuerpo de mayor temperatura transfiere energía calorífica al más bajo de temperatura.
El día martes hablamos sobre la segunda ley de la termodinámica e hicimos una práctica con el simulador de internet. El día jueves hicimos una práctica sobre la entropía en la cual mediamos la temperatura el agua y un hielo. Después esperamos a que se derritiera ya que como el agua tenia mas temperatura le cedía al hielo y este se derretía y medimos la temperatura final.
El día martes hicimos una práctica que se refería a la ley de termodinámica.
El día jueves hicimos una práctica sobre la entropía donde tomamos la temperatura de un hielo agua en estado liquido y agua con hielo para después registrar los resultados .




Evaluación

Actividad
Puntos
Indagación bibliográfica escrita en el cuaderno
20
Difusión de las actividades de laboratorio y recapitulación en el Blog
40
Trabajo de investigación en equipo
20
Dos exámenes escritos 2x10
20
Total
100

Entropia: concepto relacionado con la irreversibilidad

44 Entropía. Concepto relacionado con la irreversibilidad

Preguntas
¿Que 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?
Ejemplos de procesos termodinámicos irreversibles
¿Para que sirve la entropía?
Equipo
5
4
2
1
6
3
Respuestas
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 da de forma natural.
S universo=

S sistema+

S entorno



Q= Calorías

T= Grados centígrados

S=Q/T=Cal/0 C

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
Los procesos que son irreversibles incluyen:
-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.

Etimológicamente “entropía”, asociada a la termodinámica, surgió como palabra acuñada del griego, de em (en: en, sobre, cerca de...) y sqopg (tropêe: mudanza, giro, alternativa, cambio, evolución).


Rudolf Emanuel Clausius.

La termodinámica, por definirla de una manera muy simple, fija su atención en el interior de los sistemas físicos, en los intercambios de energía en forma de calor que se llevan a cabo entre un sistema y otro y tiene sus propias leyes.

Uno de los soportes fundamentales de la Segunda Ley de la Termodinámica es la función denominada entropía que sirve para medir el grado de desorden dentro de un proceso y permite distinguir la energía útil, que es la que se convierte en su totalidad en trabajo, de la inútil, que se pierde en el medio ambiente.

La segunda ley de la termodinámica fue enunciada por S. Carnot en 1824. Se puede enunciar de muchas formas, pero una sencilla y precisa es la siguiente:

“La evolución espontánea de un sistema aislado se traduce siempre en un aumento de su entropía.”

La palabra entropía fue utilizada por Clausius en 1850 para calificar el grado de desorden de un sistema. Por tanto la segunda ley de la termodinámica está diciendo que los sistemas aislados tienden al desorden, a la entropía.


http://www.taringa.net/posts/info/9140414/experimento-parece-violar-la-entropia.html
http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=h1JkZR0Ibdc
http://www.youtube.com/watch?v=rkSRsTilmdk&feature=related ejemplo











Entropia

Material: Vaso de precipitados 250 ml, termómetro, balanza.

Sustancias: agua solida y liquida.

Procedimiento:

- Pesar una muestra de agua solida 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

0 C

Temperatura agua liquida

0 C

Temperatura final

0 C

Tiempo de equilibrio.

minutos

1

23.3g

2°

10°

6°

10min

2

41.2g

2°

19°

7°

27min

3

24g

2°

12°

8°

9.41 min

4

26g

9°

20°

11°

18 min.

5

32.57 g

10°

20°

4°

11:15 min.

6



26.3g

7°

19°

9°

7.11min

44 Entropía. Concepto relacionado con la irreversibilidad

Preguntas
¿Que 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?
Ejemplos de procesos termodinámicos irreversibles
¿Para que sirve la entropía?
Equipo






Respuestas








http://www.taringa.net/posts/info/9140414/experimento-parece-violar-la-entropia.html
http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=h1JkZR0Ibdc
http://www.youtube.com/watch?v=rkSRsTilmdk&feature=related ejemplo

FENOMENOS TERMODINAMICOS

F1Semana 15 Fenómenos Termodinámicos

Preguntas	¿Que es un proceso termodinámico reversible?	¿En que consiste un proceso termodinámico irreversible?	¿Como enuncio Clausius la 2ª. Ley de la Termodinámica?	¿Cual 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	2	5	1	6	4	3
Respuestas	Se denominan procesos reversibles a aquellos que hacen evolucionar a un sistema termodinámico desde un estado de equilibrio[] inicial 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,[] ya que el tiempo necesario para que se establezcan esos infinitos estados de equilibrio intermedio sería infinito. Un proceso reversible es aquel en que se puede hacer que el sistema vuelva a su estado original, sin variación neta del sistema ni del medio exterior.	Se denominan procesos reversibles a aquellos que hacen evolucionar a un sistema termodinámico desde un estado de equilibrio[ ]inicial 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,[]ya que el tiempo. necesario para que se establezcan esos infinitos estados de equilibrio intermedio sería infinito. La variación de las variables de estado del sistema,[] entre uno de estos estados de equilibrio intermedio y el sucesivo es una variación infinitesimal, es decir, la diferencia que hay entre el valor de una de las variables en un estado y el siguiente es un infinitésimo Un proceso reversible es aquel en que se puede hacer que el sistema vuelva a su estado original, sin variación neta del sistema ni del medio exterior.	“No es posible en un proceso cíclico que el calor fluya de un cuerpo a otro cuerpo con mayor temperatura, sin que otro cambio ocurra.” >.<¡	“No es posible un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor procedente de un foco y la conversión de este calor en trabajo.”	Básicamente el funcionamiento de un refrigerador consiste en que una sustancia absorba calor del foco frío y lo libere en el foco caliente, para ello se suministra energía. El dispositivo consta básicamente de un circuito cerrado por el que circula un gas (que puede licuarse) y una bomba que comprime y transporta el gas. Tenemos un gas que con ayuda de la bomba comprimimos. Es en este punto donde suministramos energía. Este gas, por efecto de la compresión, se calienta. Lo enfriamos hasta la temperatura ambiente, esto se realiza en la parte del circuito que se encuentra detrás del aparato (una reja negra), es aquí donde se pasa calor al foco caliente (el del gas y la energía suministrada con la bomba). Una vez a temperatura ambiente entra en la zona a refrigerar y allí se hace una expansión brusca del mismo, lo que hace que se enfríe, es aquí donde se toma calor del foco frío. El gas que sale vuelve a entrar en la bomba cerrando el circuito.	Esta ley arrebata la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario También establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. De esta forma, la segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el Primer Principio. Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio térmico. La aplicación más conocida es la de las máquinas térmicas, que obtienen trabajo mecánico mediante aporte de calor de una fuente o foco caliente, para ceder parte de este calor a la fuente o foco o sumidero frío. La diferencia entre los dos calores tiene su equivalente en el trabajo mecánico obtenido. Existen numerosos enunciados equivalentes para definir este principio, destacándose el de Clausius y el de Kelvin

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
Temperatura oC	20	40	50	60	70	80
Grafica seis pasos

Conclusiones: Al aumentar la temperatura la entropía del sistema aumenta. :D 

Tipos de maquinas termicas

Tipos de Maquinas Térmicas



Máquinas térmicas
Motoras
Volumétricas









Generadoras
Volumétricas











Esquemas de la maquinas térmicas:


Alternativas
Máquina de vapor
Rotativas
Motor Stirling
Turbomáquinas
Turbina
Alternativas
Compresor de émbolo
Rotativas
Compresor rotativo
Turbomáquinas
Turbocompresor
Equipo
1
3

2

4
Descripción
Una máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica.

El Motor Stirling fue inventado en 1816 por Robert Stirling, reverendo de origen escocés. El objetivo era tener un motor menos peligroso que la máquina de vapor.

El principio de funcionamiento es el trabajo realizado por la expansión y contracción de un gas (normalmente helio, hidrógeno, nitrógeno o simplemente aire) al ser obligado a seguir un ciclo de enfriamiento en un foco frío, con lo cual se contrae, y de calentamiento en un foco caliente, con lo cual se expande. Es decir, es necesaria la presencia de una diferencia de temperaturas entre dos focos y se trata de un motor térmico.
Las turbomáquinas motoras son máquinas de fluido, a través de las cuales pasa un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de un rodete con paletas o álabes.
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.
Estos compresores son del tipo de desplazamiento positivo, son los más comúnmente utilizados. Existen de simple y doble efecto. El nombre de simple efecto o doble efecto lo reciben por su capacidad de comprimir el aire al avance o en ambos sentidos, respectivamente. Los compresores alternativos, existen en las versiones lubricadas y sin lubricar.
El compresor de aire de tornillo rotativo se ha convertido en la fuente más popular de aire comprimido para aplicaciones industriales. Una de las razones principales es su simple concepto de compresión.

El aire entra en una cámara sellada donde es atrapado entre dos rotores contra rotativos. Cuando los rotores se engranan, reducen el volumen de aire atrapado y lo suministran comprimido al nivel de presión correcto. Este simple concepto de compresión, con enfriamiento de contacto continuo, permite que el compresor de aire de tornillo rotativo funcione a temperaturas de aproximadamente la mitad de la generada por un compresor de pistones. Esta baja temperatura permite que el compresor de aire de tornillo rotativo funcione en un ciclo de servicio continuo "a plena carga" 24 horas al día, 365 días al año, si es necesario.


Un turbocompresor es un sistema de sobrealimentación 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 interna alternativos, especialmente en los motores diésel. En algunos países, la carga impositiva sobre los automóviles depende de la cilindrada del motor. Como un motor con turbocompresor tiene una mayor potencia máxima para una cilindrada dada, estos modelos pagan menos impuestos que los que no tienen turbocompresor.
Esquema

Fenomenos termodinamicos

Semana 14 Fenómenos termodinámicos

40 Máquinas térmicas y eficiencia de máquinas ideales


¿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?
¿Cuales son las variables que intervienen en las maquinas terminas?
¿Qué unidades se utilizan en las variables de las maquinas térmicas?


2
6
1
3
5
4

Son maquinas de fluido compresible: en los motores térmicos, la energía del fluido que atraviesa la maquina disminuye, obteniéndose energía mecánica
Una máquina térmica consiste en un instrumento que genera trabajo mecánico a partir de energía térmica.
La eficiencia en una maquina térmica es la relación entre el trabajo mecánico producido y el calor suministrado.
E= T/Q1=(Q1-Q2)/Q1=(T1-T2)/T1

T: Trabajo mecánico
Q1: Calor suministrado.
Q2: Calor obtenido
T1: trabajo de entrada
T2: Trabajo de salida
Trabajo
Calor de entrada y salida
Y Temperaturas de entrada y salida.
Calorías y joule


Principio de funcionamiento de la maquina térmica.

Material: Lámpara de alcohol, matraz erlenmeyer, tapón mono horadado, tubo de vidrio de desprendimiento. Rehilete.

Colocar en el matraz erlenmeyer 100 ml de agua, colocar el tapón mono horadado con el tubo de des vidrio de desprendimiento, calentar el agua hasta que salga el vapor por el tubo de vidrio, acercar el rehilete a la salida del vapor y determinar la vueltas por minuto de giro del rehilete. Tabular y graficar los datos.

Equipo
Giros por minuto del rehilete
1
2
2
3
3
6
4
5
5
3
6
4


GRAFICA

Equipo
Giros por minuto del rehilete





1
2





2
3





3
6





4
5





5
3





6
4























































































































Conclusiones:



















41 Esquema general de las máquinas

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.





42 Recap. 14

Ejercicio 29
Un motor de automóvil consume combustible a razón de 20 L/h y transfiere 60 Kw de potencia a las ruedas. Si el combustible tiene un poder calorífico de 44000 Kj/Kg y una densidad de 0.8 g/cm3, determine la eficiencia de este motor.
Ejercicio 75
En climas tropicales, el agua cercana a la superficie del océano permanece caliente durante el año debido a la absorción de energía solar. Sin embargo, en las partes más profundas del océano, el agua permanece a una temperatura relativamente baja puesto que los rayos del sol no pueden penetrar muy hondo. Se propone aprovechar esta diferencia de temperatura y construir una central eléctrica que absorberá calor del agua caliente a la superficie y liberara calor de desecho en el agua fría a unos cientos de metros abajo. Determine la eficiencia térmica máxima de dicha planta si las temperaturas del agua en los dos puntos respectivos son 24 y 4° C

Recapitulacion 13

Recapitulación 13

Resumen del jueves.

Lectura del resumen por equipo

Aclaración de dudas

Ejercicio

Grabado de madera con Pirógrafo

Registro de asistencia

Equipo
Resumen
1
El día martes 1 de noviembre no hubo clases, y el día jueves 3 de noviembre realizamos un experimento con u taladro, donde perforamos una madera, metal y la piedra de una barda, para después medir sus temperaturas. ¬¬’’
2
:D el martes no tuvimos clase y el jueves medimos la temperatura de distintas superficies después de perforarlas con un taladro. ……… lml >.< lml
3
El día martes 1 de noviembre no realizamos nada ya que no nos presentamos porque no hubieron clases , el día jueves 3 de noviembre se realizo un experimento con un taladro donde perforamos una madera , aluminio, roca etc., para medir la temperatura.
4
El día martes no hubo clases por motivo del día de muertos. El día jueves hicimos un experimento con un taladro en los materiales madera, aluminio, y en la roca para medir su temperatura.
5
El martes no hubo clases por ser día de muertos. El día jueves con un taladro perforamos una piedra, un pedazo de madera y aluminio para medir su temperatura, todo lo hicimos 6 veces.
6
El día martes no hubo clases y el jueves realizamos un experimento en el cual perforamos una piedra , un pedazo de madera y aluminio para medir su temperatura y esto lo hicimos 6 veces.

Cambios de energia interna por calor y trabajo

F1Semana 13 M y J.

37 Cambios de energía interna por calor y trabajo.

38 Primera ley de la termodinámica.

Preguntas

¿Qué le ocurre a la energía interna por el calor?
Ejemplos de cambio de energía interna por calor
¿Qué le ocurre a la energía interna por el trabajo?
Ejemplos de energía interna por trabajo
¿Cómo se define la primera ley de la termodinámica?
Expresión matemática de la primera ley de la termodinámica
Equipos
4
2
3
1
6
5
Respuestas
Al aumentar la temperatura de un sistema sin que varié nada mas aumenta su energía interna reflejado en el aumento de calor del sistema completo.
Cuando se calienta el agua aumenta la energía interna. lml

Pueden ser choques o acciones ejercidas a distancia mediante partículas dotadas de movimiento de diferentes tipos como vibración, rotación y traslación.
Se refiere al concepto de energía interna, trabajo y calor. Dice que si sobre un sistema con determinada energía interna se realiza un trabajo mediante un proceso, la energía interna del sistema variará.
U= Q-W

U= energía interna del sistema aislado
Q= cantidad de calor aportado al sistema
W= trabajo realizado por el sistema.


Conversión de trabajo en calor

MATERIAL:

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

PROCEDIMIENTO:

A.- Colocar la broca al taladro y aplicar durante .5 minutos la acción de taladrar a la madera, el metal y la piedra.

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

Equipo

Temperatura madera

Metal

Piedra

1

42°

34°

38°

2

46°

32°

44°

3

40°

38°

32°

4

38°

34°

44°

5

56°

34°

48°

6

46°

32°

40°



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