lunes, 22 de marzo de 2010









ACTIVIADAD II




Temperatura:
se puede medir a partir de sus efectos en el sistema especial, los cuales pueden ser: cambios de volumen debido a la dilatación (termómetros de vidrio o de mercurio), cambios en una resistencia eléctrica o generación de potencial eléctrico en dos materiales diferentes.

Calor:
El flujo de calor debe entenderse como la transmisión de energía en virtud de una diferencia de temperatura entre dos puntos. El calor se transmite del sistema de mayor temperatura al de temperatura menor. Otro aspecto de esta definición de calor es que un cuerpo nunca contiene calor; por tanto, el calor es un fenómeno de transporte de energía.

Diferencia de calor y temperatura.
Temperatura es un sistema de medida mientras que el calor es un fenomeno de de transporte de enrgia.

EQUILIBRIO TERMODINAMICO




El estado local de un sistema termodinámico en equilibrio queda determinado por los valores de sus cantidades y parámetros intensivos tales como: la presión, la temperatura, etc. Específicamente, el equilibrio termodinámico se caracteriza por tener un valor mínimo en sus potenciales termodinámicos, tales como la energía libre de Helmholtz, es decir, sistemas con temperatura y volumen constantes

Así, los sistemas termodinámicos que podemos estudiar, se pueden clasificar en:

Cerrados: son aquellos que pueden intercambiar energía, aunque no materia, con los alrededores.
Abiertos: aquellos que pueden intercambiar materia y energía.
Aislados: que no pueden intercambiar ni materia ni energía.













Para describir un sistema termodinámico debemos conocer los valores de una serie de propiedades observables macroscópicamente, llamadas variables, propiedades o funciones termodinámicas, por ejemplo, presión (P), temperatura (T), densidad (ρ), volumen (V), etc. No todas las variables termodinámicas son independientes, ya que una vez definidas algunas de ellas las otras pueden obtenerse en función de estas, mediante una ecuación de estado.




Las variables termodinámicas pueden clasificarse en:
Extensivas: que dependen de la cantidad de materia, ej. el volumen.
Intensivas: que son independientes de la cantidad de materia, ej. P, T, densidad.
Así surge otra clasificación para un sistema termodinámico, los sistemas pueden ser a su vez:
Homogéneos: las propiedades termodinámicas tiene los mismos valores en todos los puntos del sistema. El sistema está constituido por una sola fase.
Heterogéneos: las propiedades termodinámicas no son las mismas en todos los puntos del sistema. El sistema está constituidos por varias fases, separadas entre sí por una "frontera" llamada interfase




















Ley cero de la termodinamica.



Las ideas de "caliente" y "frio" han formado parte de las experiencias sensoriales del hombre desde tirmpos inmemoriales. De hecho, dos de los primeros cientificos que expresaron estas ideas fueron Leonardo Da Vinci y Galileo, quienes sabian que al contacto con un tercer cuerpo, usualmente el aire, dos o mas cuerpos en contacto con él " se mezclaban de una manera apropiada hasta alcanzar una misma condicion".

Ahora consideremos el comportamiento de dos o mas sistemas constituidos de la siguinte manera.

Ley cero de la termodinamica. a) A y B se encuentran en equilibrio termico con C. b) A y B se encuentran en equilibrio termico entre si.

Los sistemas A y B estan separados entre si por una pared adiabatica, pero cada uno de ellos estan en contacto termico con el tercer sistema C a traves de paredes diatermicas, estando todo el conjunto rodeado por una pared adiabatica. Nuestra experiencia dice que ambos sistemas alcanzaran el equilibrio termico con el tercero y que no tendra lugar ningun cambio posterior si la pared adiabatica que separan A y B se remplaza por una pared diatermica como se muestra en la fig.

Estas experiencias pueden resumirse en una ley llamada Ley Cero de la termodinamica: "Dos sistemas en equilibrio termico con un tercero estan en equilibrio entre si".
La Ley Cero nos permite diferenciar los cuerpos entre si con respecto a su "grado de calentamiento".

Por ejemplo, Considera un cuerpo B que consiste en un tubo con un capilar conteniendo mercurio y cuyos niveles de altura sobre el capilar representan diferentes temperaturas. Ahora considera un cuerpo A, por ejemplo el cuerpo Humano, si acercas el termometro al cuerpo humano y lo dejas suficiente tiempo, el termometro alcanzara el valor correspondiente a su temperatura, esto es, el termometro y el cuerpo humano estaran en equilibrio termico entre si y por lo tanto tendran el mismo valor numerico para la propiedad temperatura.

ACTIVIDAD III
Ecuacion del Gas Ideal y Leyes de los Gases ideales

En el caso de un gas, entre las propiedades p, V, T y n existe la relación que constituye su ECUACIÓN TÉRMICA DE ESTADO:

f ( p, V, T, n ) = 0 (ec.1)

Esta ecuación puede escribirse de forma más general combinando las propiedades V y n en la magnitud específica :

v = V / n ( volumen molar )
f ( p, V, T ) = 0 (ec.2)

En general, la ecuación de estado varía de una sustancia a otra. Sólo en algunos casos, como ocurre en los gases ideales, podemos obtener una ecuación de estado:


p * v = R* T (ec.3)
v: volumen molar ( v = V / m )
R: constante universal de los Gases ( R = R / m )

Otras formas alternativas de esta relación son:

p * V = m * R * T (ec.4)

V : volumen específico ( v = V / m)

p * V = n * R * T (ec.5)

Esta ecuación puede deducirse de las LEYES DE BOYLE y DE GAY-LUSSAC que cumplen experimentalmente los gases de baja densidad (presiones bajas y temperaturas altas ), por lo que el modelo del gas ideal también cumplirá estas leyes.

Ley de Boyle – Mariotte: En 1662 el inglés Robert Boyle, observó durante sus experimentos con una cámara de vacío que la presión de los gases es inversamente proporcional a su volumen, manteniendo la temperatura constante:

P1 * V1 = P 2 * V 2 ---- P * V = constante ( T = const. )

Ley de Gay – Lussac : En 1802, J. Charles y J. Gay-Lussac, determinaron de modo experimental que a bajas presiones el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta ( la temperatura se mide en kelvin (273 º K = 0º C) ya que no podemos dividir por cero, no existe resultado.), manteniendo la presión constante:

V1 / T1 = V2 / T2 ( P = const.)

Ley de Charles sostiene que, a volumen constante, la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del sistema.

P1 / T1 = P2 / T2 ( V = const.)

De las tres se deduce la ley universal de los gases




ACTIVIDAD IV
Primera y Segunda Ley de la termodinamica

La primera ley de la termodinámica afirma que la energía total de cualquier sistema aislado se conserva.
Se trata de la generalización de la segunda ley de Newton (conservación del movimiento), mediante el reconocimiento de que el calor Q es una forma de energía y de la energía interna U como una propiedad intrínseca de la materia.
El primer reconocimiento del principio de conservación, por Leibniz en 1693, se refería sólo a la suma de la energía cinética (½mv2) y la energía potencial (mgh) de una masa mecánica simple situada en el campo gravitacional terrestre. En la medida en que se consideraron nuevos tipos de sistemas, la forma establecida del principio de conservación fallaba repetidamente, pero en cada caso, fue posible revivirlo mediante la incorporación de un nuevo término matemático (una 'nueva clase de energía')... el principio de la conservación de la energía es uno de los más fundamentales, generales y significantes principios de la teoría física. (Callen, 1985, 11-12)]

La primera ley de la termodinámica identifica el calor como una forma de energía. Esta idea, que hoy nos parece elemental, tardó mucho en abrirse camino y no fue formulada hasta la década de 1840, gracias a las investigaciones de Mayer y de Joule principalmente. Anteriormente, se pensaba que el calor era una sustancia indestructible y sin peso (el calórico) que no tenía nada que ver con la energía. (Jou y Llebot, 3).

Primera ley de la termodinámica
Para un sistema cerrado (de masa constante) la primera ley de la termodinámica se expresa matemáticamente por medio de:

DET = Q - W

donde DET es el cambio total de energía del sistema, Q es el calor agregado al sistema y W el trabajo realizado por el sistema. La primera ley de la termodinámica sólo proporciona la expresión cuantitativa del principio de conservación de la energía. En palabras, expresa que el cambio total de energía de un sistema cerrado es igual al calor transferido al sistema, menos el trabajo efectuado por el sistema.

Si se expande DET en la expresión de la primera ley, se obtiene la ecuación

DEk + DEp + DU = Q - W

En el caso frecuente donde las energías potencial y cinética (energía externa) del sistema no cambian, esta ecuación se convierte en:

DU = Q - W

o, en forma diferencial, dU = dQ - dW y todo el intercambio de energía con el entorno sirve para cambiar sólo la energía interna.
Nota: dU representa un cambio infinitesimal en el valor de U y la integración da una diferencia entre dos valores

mientras que d denota una cantidad infinitesimal y la integración da una cantidad finita

ò dQ = Q y ò dW = W

La primera ley de la termodinámica impide la existencia de movimientos perpetuos de primera especie, es decir, aquellos que se alimentan de la energía que ellos mismos producen, sin necesidad de ningún aporte exterior. (Thellier y Ripoll, 27)

La energía total no permite caracterizar por completo un sistema macroscópico, puesto que las partículas del sistema pueden estar en diferentes distribuciones de niveles de energía, siendo igual la cantidad de energía total. Es necesaria una magnitud que pueda representar, a nivel macroscópico, el grado de orden existente entre las partículas del sistema.
[no es posible convertir completamente calor en trabajo, pero sí trabajo en calor. Así pues, mientras, según la primera ley, calor y trabajo son formas equivalentes de intercambio de energía, la segunda ley varía radicalmente su equivalencia, ya que el trabajo puede pasar íntegramente a calor pero el calor no puede transformarse íntegramente en trabajo. (Jou y Llebot, 9)
Desde el punto de vista de la primera ley de la termodinámica, los dos procesos (trabajo y calor) son equivalentes. El calor puede transformarse en trabajo, o el trabajo en calor. Esta equivalencia se pierde si consideramos la segunda ley. El trabajo es una forma más 'coherente' de energía. Siempre podemos transformarlo en calor, pero la inversa no siempre es posible. (Prigogine, 1988, p. 177)

Segunda ley de la termodinámica
El cambio de entropía de cualquier sistema y su ambiente considerados como un todo, es positivo y se aproxima a cero para cualquier proceso que se aproxime a la reversibilidad... Todos los procesos naturales dan por resultado un incremento de la entropía total. La expresión matemática de la segunda ley es simplemente:

La segunda ley afirma que en un sistema aislado el paso desde un estado A a un estado B sólo es posible si y que es imposible en sentido contrario. En el caso que SB = SA es posible pasar tanto de A a B como de B a A, y el proceso se denomina reversible. (Jou y Llebot, 10)


AVTIVIDAD V

Definicion de Trabajo Termodinamico

El trabajo termodinámico se define como la energía que se transfiere entre un sistema y su entorno cuando entre ambos se ejerce una fuerza. Numéricamente, el trabajo infinitesimal “d‾W” que realiza una fuerza “F” al sufrir su punto de aplicación un desplazamiento “dr” viene dado por la expresión:

d‾W = F dr.


, siendo por lo tanto una magnitud escalar. El trabajo total en un desplazamiento finito del punto de aplicación de la fuerza se obtiene por integración de la expresión anterior:

W = F Δr.

Para lo cual es necesario conocer la relación entre “F” y “dr” si la fuerza no es constante.
Si un sistema en conjunto ejerce una fuerza sobre o por el medio que lo rodea y tiene lugar un desplazamiento del punto de aplicación de aquélla, el trabajo realizado por o sobre el sistema se denomina trabajo externo. Si el trabajo se realiza por una parte sobre otra se denomina trabajo interno.


En Termodinámica el trabajo interno no tiene interés y sólo importa el trabajo externo, que supone una interacción entre un sistema y su medio exterior.
ACTIVIDAD VI
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La termodinamica estuidia los fenomenos fisico-quimicos que ocurren en un sistema. Esto puede se a nivel macroscopico o nivel microscopico, estos sitemas pueden ser de diferente tipos y condiciones, en los cuales podemos tener una transferencia de energia o no.
A estos sistemas influyen aspectos tales como lo son la presion, temperatura, etc.
Asi como postula leyes que nos explican la conservacion de la energia en procesos termicos.
Esta rama de la fisico-quimico nos sirve de gran ayuda ya que podemos usar estos procesos para la creacion de energia transformandola en energia mecania o trabajo.
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Esta herramienta (webquest) fue de gran ayuda ya que pudimos entender los procesos termicos
asi como su aplicacion a diversas ramas. Sin la nececidad de andar buscando tanto ya que todo esta contenido en el mismo.
( en pocas palabras es de gran ayuda)
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Clasificación de los sistemas Termodinamicos

Los sistemas termodinámicos se clasifican según el grado de aislamiento que presentan con su entorno. Aplicando este criterio pueden darse tres clases de.
Sistema aislado, que es aquel que no intercambia ni materia ni energía con su entorno. Un ejemplo de este clase podría ser un gas encerrado en un recipiente de paredes rígidas lo suficientemente gruesas (paredes adiabáticas) como para considerar que los intercambios de energía calorífica sean despreciables, ya que por hipótesis no puede intercambiar energía en forma de trabajo.

Sistema cerrado.
Es el que puede intercambiar energía pero no materia con el exterior. Multitud de sistemas se pueden englobar en esta clase. El mismo planeta Tierra puede considerarse un sistema cerrado. Una lata de sardinas también podría estar incluida en esta clasificación.

Sistema abierto.
En esta clase se incluyen la mayoría de sistemas que pueden observarse en la vida cotidiana. Por ejemplo, un vehículo motorizado es un sistema abierto, ya que intercambia materia con el exterior cuando es cargado, o su conductor se introduce en su interior para conducirlo, o es cargado de combustible en un repostaje, o se consideran los gases que emite por su tubo de escape pero, además, intercambia energía con el entorno. Sólo hay que comprobar el calor que desprende el motor y sus inmediaciones o el trabajo que puede efectuar acarreando carga.
Existen otros criterios para la clasificación de sistemas. La homogeneidad que pueda presentar un sistema es uno de ellos. De esta manera se habla de sistemas:









Homogéneos: si las propiedades macroscópicas de cualquier parte del sistema son iguales en cualquier parte o porción del mismo. El estado de agregación en el que puede presentarse el sistema puede ser cualquiera. Por ejemplo, una sustancia sólida, pura, que se encuentra cristalizada formando un monocristal es un sistema homogéneo, pero también lo puede ser una cierta porción de agua pura o una disolución, o un gas retenido en un recipiente cerrado.

Heterogéneos, cuando no ocurre lo anterior
En Termodinámica, los sistemas elegidos para su estudio presentan, usualmente, una especial simplicidad. Los sistemas que se estudian son, generalmente, aquellos cuyo estado queda perfectamente determinado por un terna de variables de estado.
Por ejemplo, el estado de un gas puede ser descrito perfectamente con los valores de la presión que hay en el mismo, la temperatura que presenta y el volumen que ocupa. En esta clase de sistemas, las variables no son absolutamente independientes, ya que existen ligaduras entre ellas que pueden ser descritas mediante ecuaciones de estado.


↑ Se considera entorno aquella parte del Universo que no es el sistema. Teóricamente, ese entorno es el resto del Universo, pero a nivel práctico se restringe a las inmediaciones del sistema


↑ Un sistema tiene múltiples maneras de intercambiar energía con el medio. Una de ellas puede ser mediante una transferencia neta de calor, aunque también se pueden considerar intercambios de tipo mecánico, en el que se tienen en cuenta las deformaciones del contorno donde se encuentra confinado el sistema
↑ Es importante entender la diferencia entre energía térmica y calor. El calor es una <>, concretamente es la transferencia de energía que se da entre dos cuerpos que están en contacto directo, o casi, y que se encuentran a distintas temperaturas. Comúnmente, se habla de <> del objeto caliente al frío. A pesar de que el término de calor en sí mismo implica transeferencia de energía, por costumbre se utilizan las expresiones <> o <> para describir los cambios energéticos que ocurren durante un proceso


↑ Si no se tienen en cuenta los intercambios de materia que pueden tener lugar como consecuencia de la llegada de los asteroides o meteoritos que llegan a su superficie


↑ Como puede comprobarse no existen restricciones sobre el tamaño del sistema. El sistema puede ser inclusive el propio Universo.


ENTORNO
Puede ser cual quier objeto, cualquier cantidad de materia,se seleccionan para estudiarlo y aislarlo (mentalmente) de todo lo demas, lo cual lo convierte entonces en el entorno del sistema.

SISTEMA
Un sistema puede ser cualquier objeto, cualquier cantidad de materia, cualquier región del espacio, etc., seleccionado para estudiarlo y aislarlo (mentalmente) de todo lo demás, lo cual se convierte entonces en el entorno del sistema

UNIVERSO
Esta formado por el sistema y su entorno

Ejemplo
QUEMAR UN MADERO COMPLETAMENTE DE 100 GRAMOS... AL QUEMARLO LA CANTIDAD DE RESIDUO NO PESA COMPLETAMENTE 100 GRAMOS,,, PESA MENOS...

LA LEY SE CUMPLE PORQUE IMAGINA QUE EL RESIDUO PESO 90 GRAMOS... QUE PASO CON LOS OTROS 10 GRAMOS...

CUANDO SE QUEMO PARTE DE LA MADERA SE COMBIRTIO EN CO2 (ya que busca permanecer en desorden) y el humo no lo puedes juntar todo exactamente.







ACTIVIDAD I
JAIR________
TERMODINAMICA se dice que es una rama de la fisicoquimica que estudia los cambios de magnitudes microscopicas lo que estudia son los cambios de temperatura presion y volumen estudiando tambien cambios en otras magnitudes como la masa la dencidad o resistencia

EJEMPLO DE TERMODINAMICA

En los motores a reacción ocurre un ciclo termodinamico llamado El ciclo Brayton
1.- Admisión: El aire pasa de un estado estacionario lejos del motor, a acelerarse hasta llegar justo en la entrada; es un proceso que aumenta la presión y es ISENTRÓPICO (es decir, que su entropía permanece constante, o en cristiano, que se produce sin pérdidas jaja).

2.- Compresor. El aire pasa a través de una serie de etapas de compresión, donde se calienta y se aumenta su presión. A pesar de lo que la gente suele pensar, la velocidad se mantiene constante a través de las etapas de compresión; de hecho el aumento de presión se consigue acelerando el aire y luego frenándolo isentrópicamente en rotor y estátor respectivamente (en un compresor axial). Hablaremos de esto más adelante.

3.- Cámara de combustión. El aire, a alta presión, se le inyecta combustible y pasa por un quemador que hace combustionar la mezcla. En este ciclo, la combustión se realiza a presión constante; por esto mismo al ciclo Brayton a veces se le llama “ciclo de presión cte”, frente al Otto, llamado “ciclo a volumen cte”.

4.- Turbina. Su misión es extraer energía del fluido, disminuyendo su presión de forma que esa energía sea la misma que la que le tiene que aportar al compresor. La presión a la salida de la turbina dependerá de la demanda del compresor en ese momento; estudiando las ecuaciones se puede ver como varia esta demanda en funcion de la velocidad de vuelo, de la altitud, etc…

5.- Tobera. La tobera tiene la importante misión de convertir la presión de salida de la turbina en velocidad de salida del flujo. Se comporta como una tobera de Laval, con lo que a menudo, sobre todo en turborreactores puros, puede producirse bloqueo sónico a la salida (se forma una onda de choque); para eso existen las toberas de geometría variable que eliminan este problema
JOVANI_________
TERMODINAMICA: Es una ciencia que se encarga del estudio de los cambios fisico-quimicos de un sistema, tanto a nivel macroscopico como microscopico.
Ademas que se aplica para la transformacion de energia a trabajo.
Ejemplos de aplicaciones:
-Generacion de enrgia electrica
-Motores de combustion interna
-Construccion de maquinas termicas
-En la indstria quimica