Actividad 6

Comentarios

Nuestros comentarios a cerca de los temas son:

- El estudio de la termodinámica La termodinámica es muy importante por que la aplicamos en la vida diaria, gracias al la termodinámica se puede generar energía eléctrica y gracias a esto se facilita la vida de las personas.

- Lo que concluimos de la diferencia entre temperatura y calor es que se necesita energía para transportar el calor la temperatura es el movimiento de las partículas que integran un sistema. La aplicación de las formas de transmitir el calor las podemos ver en la industria como por ejemplo los termo-reguladors, en resistencias eléctricas para calentar algún líquido.

- Al momento de realizar la actividad 4 aprendimos la importancia que estas dos leyes tienen en la vida diaria ya que se basan en la transformación de la energía, la primera ley la comprendimos de manera rápida analizando un ejemplo que en este caso fue la generación de energía eléctrica y con ese tipo de energía activar a un motor para mover una banda transportadora. Transformando de energía eléctrica a mecánica. La segunda ley la comprendimos de la siguiente manera: que necesita ocurrir un proceso hasta alcanzar estabilidad, y que va seriada con la primera ley.




- Nuestro comentario acerca del WQ es que es una opción didáctica para el aprendizaje pero un inconveniente que encontramos el WQ en este caso en que se nos dejo una investigación de termodinámica nos surgen dudas y encontramos definiciones que nos cuesta trabajo interpretarlas y concluimos que a veces es necesario la ayuda de un ingeniero especializado en los temas para resolver nuestras dudas en el salón de clases.

Actividad 5

Trabajo termodinámico

Se define el trabajo mediante la siguiente hipótesis: "Un sistema ejecuta trabajo si el único efecto en el medio exterior (cualquier cosa externa al sistema) pudiese ser el levantamiento de un peso". El trabajo es una forma de energía que se transfiere desde el sistema hacia los alrededores o viceversa por medio de tres maneras:

-Modificación de los límites del sistema, en este sentido, toda la superficie que cubre el sistema o parte de ella se mueve provocando el desplazamiento de objetos, rotación de ejes, traduciendo estos movimientos en la elevación de un peso.
-Movimiento de toda la superficie que cubre el sistema o parte de ella, provocando el desplazamiento de objetos, rotación de ejes y por último dicho movimiento se traduce dicho elevación de un peso.
-Movimiento de electrones que provocan un flujo de corriente eléctrica requerida en los motores eléctricos.

De cualquier manera que se obtenga el trabajo, se puede calcular su magnitud mediante el producto de la fuerza ejercida por o sobre el sistema y el desplazamiento que se obtiene como consecuencia de la aplicación de la fuerza:

Donde: W:Trabajo F : Fuerza ejercida por el sistema.

LEYES DE LA TERMODINÁMICA

Actividad 4

Primera ley de la termodinámica

Es la ley de la conservación de la energía: "Ella ni se crea ni se destruye". En consecuencia esta ley permite relacionar las tres formas de energía para el caso de sistemas cerrados.

Segunda Ley de la termodinámica

La Segunda Ley de la Termodinámica es algo menos conocida, y más «críptica». Puede que a alguno le suene como la ley de «eso raro de la entropía». En efecto, la enunciación más común de la Segunda Ley nos dice que la entropía de un sistema (cerrado y que no esté en equilibrio), tiende a incrementarse con el tiempo, hasta alcanzar el equilibrio.
¿Y eso qué significa? ¿Qué es eso de la entropía? Bueno, podemos definir la entropía como la «energía no aprovechable» para realizar un trabajo. Es decir, una energía que está ahí, pero que no podemos utilizar. ¿Y cómo es eso? Veamos, cualquier objeto del universo, por el mero hecho de estar a una temperatura superior al cero absoluto (0 K), tiene una energía interna, que denominamos calor (en realidad, siendo puristas, el calor es la transferencia de esa energía interna, pero de momento no necesitamos ser tan precisos). Pero para aprovechar ese calor, el objeto debe poder transferirlo a otro. Y para que esto ocurra, ese segundo objeto debe tener menor temperatura.

LEYES DE LOS GASES IDEALES

Actividad 3

Las características de un gas pueden describirse mediante cuatro variables
n: la cantidad expresada en moles
p: la presión
T: la temperatura expresada en kelvin
V: el volumen

Leyes de los gases ideales

1.- ley de boyle
Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante

Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte.
La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.

¿Por qué ocurre esto?
Al aumentar el volumen, las partículas (átomos o moléculas) del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presión será menor ya que ésta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.
Cuando disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer las partículas es menor y por tanto se producen más choques en cada unidad de tiempo: aumenta la presión.
Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor.
Como hemos visto, la expresión matemática de esta ley es:

(el producto de la presión por el volumen es constante)

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una presión P1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:

Que es otra manera de expresar la ley de Boyle.

2.-Ley de Avogadro

Relación entre la cantidad de gas y su volumen
Esta ley, descubierta por Avogadro a principios del siglo XIX, establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión. Recuerda que la cantidad de gas la medimos en moles.

¿Por qué ocurre esto?

Vamos a suponer que aumentamos la cantidad de gas. Esto quiere decir que al haber mayor número de moléculas aumentará la frecuencia de los choques con las paredes del recipiente lo que implica (por un instante) que la presión dentro del recipiente es mayor que la exterior y esto provoca que el émbolo se desplace hacia arriba inmediatamente. Al haber ahora mayor distancia entre las paredes (es decir, mayor volumen del recipiente) el número de choques de las moléculas contra las paredes disminuye y la presión vuelve a su valor original.

podemos expresar la ley de Avogadro así:

(el cociente entre el volumen y la cantidad de gas es constante)

Supongamos que tenemos una cierta cantidad de gas n1 que ocupa un volumen V1 al comienzo del experimento. Si variamos la cantidad de gas hasta un nuevo valor n2, entonces el volumen cambiará a V2, y se cumplirá:

Que es otra manera de expresar la ley de Avogadro.

3.-Ley de Charles

Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante

En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.

¿Por qué ocurre esto?

Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante) de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior).

Lo que Charles descubrió es que si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.
Matemáticamente podemos expresarlo así:

(el cociente entre el volumen y la temperatura es constante)

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la temperatura cambiará a T2, y se cumplirá:

que es otra manera de expresar la ley de Charles.

Esta ley se descubre casi ciento cuarenta años después de la de Boyle debido a que cuando Charles la enunció se encontró con el inconveniente de tener que relacionar el volumen con la temperatura Celsius ya que aún no existía la escala absoluta de temperatura.

Comportamiento del volumen variando las variables de temperatura, presión y moles.

EQUILIBRIO TÉRMICO

Actividad 2

Diferencia entre temperatura y calor

TEMPERATURA (T)

La temperatura se define como un potencial que provoca un flujo de calor, el cual está asociado con el grado de vibración molecular y la energía cinética de átomos, moléculas y electrones. La temperatura es una medida del movimiento molecular de las partículas que conforman un sistema.

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.
Formas de transferencia de calor

Consideremos como un sistema un bloque caliente de cobre y el agua fría de una cubeta como otro sistema, ninguno de los dos sistemas contiene calor inicialmente (pero sí energía). Cuando el bloque de cobre se coloca en el agua y los dos están en contacto, el calor se transmite del cobre al agua, hasta que se establece el equilibrio térmico. Esta transmisión de energía se puede realizar de tres formas: conducción, convección y radiación.

¿Qué es el equilibrio termodinámico?

Para poder medir o definir la temperatura, se debe considerar la siguiente observación: Si los sistemas B y C están separadamente en equilibrio térmico con un tercer sistema, entonces, ellos entran en equilibrio térmico. Ésta observación fue formulada por Maxwell y posteriormente exaltada como la ley cero de la termodinámica por Fowler. Como ley permite definir una propiedad termodinámica denominada temperatura, ya que se podrá decir que dos sistemas estarán en equilibrio termodinámico cuando ambos poseen la misma temperatura, o que está en equilibrio termodinámico cuando no se observa ningún cambio en sus propiedades termodinámicas a lo largo del tiempo.

Ejemplo de equilibrio térmico

Es común observar que una taza de café caliente que se deja sobre la mesa se enfría a la larga y que una bebida fría después de cierto tiempo adquiere cierta tibieza. Cuando un cuerpo entra en contacto con otro cuerpo que tiene diferente temperatura, el calor del cuerpo a temperatura más alta se transfiere al de temperatura inferior hasta que ambos alcanzan la misma temperatura. En este punto, la transferencia de calor se detiene y se dice que ambos cuerpos han alcanzado el equilibrio térmico. La igualdad de temperatura es el único requerimiento para el equilibrio térmico.

La ley cero de la termodinámica

La ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercer cuerpo, están equilibrio térmico entre sí.
Parece absurdo que un hecho tan obvio se una de las leyes básicas de la termodinámica. No obstante, ésta no puede incluirse a partir de otras leyes de la termodinámica y sirve como base para la validez en la medición de la temperatura. Al sustituir el tercer cuerpo por un termómetro, la ley cero se re enuncia de la manera siguiente: dos cuerpos están en equilibrio térmico si indica la misma lectura de la temperatura, incluso si no se encuentran en contacto.

TERMODINÁMICA

Actividad 1
Definición de Juan Daniel Hernández Arroyo: La termodinámica es una ciencia que se ocupa de la energía y sus transformaciones de un sistema. La termodinámica Permite transformar la materia y obtener nuevos productos necesarios para la vida del ser humano.

Definición de Julián Cruz Tolentino: La termodinámica está relacionada con la energía que es la capacidad para producir cambios. La palabra termodinámica proviene de los vocablos griegos Therme (calor) y dynamis (fuerza).

Ejemplos de aplicación cotidianos: la termodinámica esta presente en la vida cotidiana, no es necesario ir a un lugar especial para encontrarla se encuentran justo donde uno vive. Una casa común está llena de ejemplos de la termodinámica (la estufa eléctrica o de gas, los sistemas de calefacción y de aire acondicionado, el refrigerador, la olla de presión, el calentador de agua, y el televisor.
Ejemplos de aplicación industriales: a una escala mayor, la termodinámica desempeña un papel primordial en el diseño y análisis de motores de automóviles, cohetes, motores de reacción, centrales termoeléctricas y nucleares y colectores solares.

Definición de sistema, entorno y universo

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. El sistema y su entorno forman el universo.

Clasificación de los sistemas

Sistemas Aislados. Los cuales no pueden intercambiar ni energía ni materia con el entorno. Sin embargo, cada parte de ésta clase de sistema se constituye en un subsistema rodeado por las partes restantes y por lo tanto, se darán los intercambios de materia y energía para que cuando el sistema alcance el equilibrio, todas las partes del sistema serán indistinguibles. Es difícil hallar un ejemplo de un sistema aislado, pero se podría mencionar el universo único como el gran ejemplo de un verdadero sistema aislado. Otro ejemplo, corresponde a un termo con paredes bien aisladas usado para conservar sustancias calientes o frías.

Sistemas Cerrados. Los cuales intercambian energía con su exterior pero no-materia. Los principales ejemplos de sistemas de esta naturaleza corresponden al caso de cilindro–pistón, tanque cerrado con agua u otra especie, una olla a presión antes de que la presión supere la establecida con la válvula de alivio.

Sistemas abiertos: Los cuales intercambian energía y materia con el exterior. La gran mayoría de los ejemplos en la naturaleza corresponden a sistemas abiertos: seres vivos, una caldera para producir vapor, un horno, un olla presión después de que la válvula de alivio se halla abierto para liberar presión, un intercambiador de calor, etc. Los sistemas abiertos y cerrados pueden mantenerse lejos del equilibrio cuando ellos reciben flujos de materia y energía en caso de sistemas abiertos y solo energía en los cerrados, debido a diferencias de temperatura, presión, concentración, etc, entre el sistema y el entorno.

Esquema de clasificación de los sistemas termodinámicos

BIENVENIDO

Bienvenido al blog de Daniel y Julián en el encontraras algunos conseptos de termodinámica
esperando que los temas sean de ayuda para la materia de fisíca 3