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10/1/2014
La Maravillosa Máquina que somos y que volvimos a reproducir.
CARMEN
REGINA
GAYOU
MUÑOZ
LA MARAVILLOSA MÁQUINA TÉRMICA
NOTA DEL AUTOR Y EDITOR:
En esta ocasión la revista da un giro científico para desvelar uno de los
misterios del cuerpo humano. Siempre he estado impresionada con el
extraño funcionamiento y reacciones que el cuerpo humano tiene. Una
máquina maravillosamente perfecta y a la vez imperfecta. Una máquina
sabia que a la vez está llena de errores como cualquier creación.
Al estar segura de que no soy la única persona con este tipo de opiniones,
quiero que esta información llegue a otros y transmita el mensaje de que
nuestro cuerpo es lo más perfecto que podemos llegar a tener y que es
nuestra responsabilidad conocerlo y cuidar de él.
Espero de todo corazón que este número sea tan interesante y de su
agrado para leer como lo fue para mí investigar, aprender y escribirlo.
Saludos,
Carmen Regina Gayou Muñoz
Editora y creadora
Tabla de contenido La Máquina Térmica ....................................................................................................................... 4
Eficiencia de las máquinas térmicas............................................................................................ 5
El cuerpo Humano como máquina térmica ..................................................................................... 5
Transformación de energía con alimentos .................................................................................. 5
Similitudes y diferencias cuerpo-máquina .................................................................................. 7
Conclusiones .............................................................................................................................. 7
Refrigerador como máquina térmica .............................................................................................. 7
Calor .............................................................................................................................................. 8
Temperatura .................................................................................................................................. 9
Diferencia entre Calor y Temperatura .......................................................................................... 10
Cambios de Estado ....................................................................................................................... 11
Fuentes consultadas: ................................................................................................................... 13
La Máquina Térmica Una máquina térmica es un conjunto de elementos mecánicos que
permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante
la variación de energía de un fluido que varía
su densidad significativamente al atravesar la máquina. Se trata de
una máquina de fluido en la que varía el volumen específico del fluido en
tal magnitud que los efectos mecánicos y los efectos térmicos son
interdependientes.
En un principio se podría definir a una máquina térmica como un
dispositivo, equipo o una instalación destinada a la producción de trabajo
en virtud de un aporte calórico. Aunque en algunas definiciones se
identifican
como
sinónimos
los términos
«máquina
térmica
motora» y
«motor
térmico»,
en otras se
diferencian
ambos
conceptos.
Al
diferenciarlos, se considera que un motor térmico es un conjunto de
elementos mecánicos que permite obtener energía mecánica a partir de
la energía térmica obtenida mediante una reacción de combustión o
una reacción nuclear. Un motor térmico dispone de lo necesario para
obtener energía térmica, mientras que una máquina térmica motora
necesita energía térmica para funcionar, mediante un fluido que dispone
de más energía a la entrada que a la salida.
Eficiencia de las máquinas térmicas
El rendimiento térmico o eficiencia de una máquina térmica es un
coeficiente o ratio adimensional calculado como el cociente de la energía
producida (en un ciclo de funcionamiento) y la energía suministrada a la
máquina (para que logre completar el ciclo termodinámico). Se designa
con la letra griega ηter:
Dependiendo del tipo de máquina térmica, la transferencia de estas
energías se realizará en forma de calor, Q, o de trabajo, W.
El cuerpo Humano como máquina térmica Ya hemos establecido anteriormente lo que es una máquina térmica y su
rendimiento. Con esto se llega a la cuestión: ¿el cuerpo humano es una
máquina térmica? Es una cuestión que se debe resolver paso a paso si se
quiere llegar a una conclusión.
Transformación de energía con alimentos
La principal fuente de energía de nuestro organismo son los carbohidratos
y la glucosa que ingerimos que está contenida en nuestros alimentos. Éstos
son el combustible que mantiene a nuestro cuerpo funcionando.
La transformación de energía en el organismo, se realiza oxidando
esencialmente glucosa en el proceso de respiración, mediante
mecanismos moleculares realizados a nivel celular, a temperatura
constante y baja.
En la oxidación, una molécula de glucosa, se degrada en seis moléculas
de agua, seis moléculas de bióxido de carbono y energía. Parte de la
energía transformada en este proceso se recupera en la formación de
moléculas de ATP, (adenosín trifosfato), las cuales suministran la energía
requerida para realizar el trabajo celular, (mecánico, químico, osmótico y
eléctrico).
Similitudes y diferencias cuerpo-máquina
Una máquina térmica y el organismo, como sistemas que realizan trabajo,
requieren de combustible, sin embargo la primera, opera con diferencias
de temperatura provocando transferencia de calor y con ello la
realización de trabajo, en cambio en el organismo la oxidación se realiza a
temperatura constante por lo que no hay transferencia de calor asociado
a la realización de trabajo.
La transformación de energía, en la combustión como en la oxidación,
tiene el mismo principio, ya que se realizan mediante mecanismos
moleculares. La diferencia radica en la velocidad con que se realizan; la
combustión es violenta y la reacción se mantiene por sí sola una vez que
ha comenzado; en cambio, la oxidación es un proceso lento y controlado,
de manera que, la energía se transforma de acuerdo a los requerimientos
del organismo. (Ramos)
Conclusiones
Considero que la información que se brinda anteriormente puede
proporcionar diversos criterios a los diferentes lectores, por lo que no haré
una conclusión concreta; sino que lo dejaré al buen criterio del lector. En
mi opinión el cuerpo humano sí es una máquina térmica, quizá no perfecta
pero, en efecto, con necesidades equivalentes y funciones equivalentes.
Los humanos somos un misterio para nosotros mismos y por lo mismo jamás
terminaremos de opinar sobre nosotros mismos y mucho menos podremos
conocernos del todo a pesar de las nuevas tecnologías que surjan, pues
siempre habrá opiniones diferentes.
Refrigerador como máquina térmica Un refrigerador es una máquina de calor que funciona a la inversa. Esto es :
Absorbe calor de un depósito a temperatura y libera calor a un
depósito a mayor temperatura . Para lograr esto debe hacerse un
trabajo W sobre el sistema. La experiencia muestra que esto es imposible
hacerlo con W=0.
Se define la eficiencia de un refrigerador como:
Calor Magnitud escalar que mide el “paso de
energía” (también conocida como
energía en tránsito) de un cuerpo a otro,
exclusivamente por diferencia de
temperatura. Siempre del cuerpo con más
energía al cuerpo con menos energía.
El calor está definido como la forma
de energía que se transfiere entre
diferentes cuerpos o diferentes zonas de un
mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en
termodinámica generalmente el término calor significa simplemente
transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el
cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura,
ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren
en equilibrio térmico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación
se entibia).
La principal fuente de calor de nuestro planeta es el Sol, el astro mayor.
Temperatura Magnitud escalar que mide el grado de agitación molecular de un
cuerpo.
La temperatura es
una magnitud referida
a las nociones
comunes de caliente,
tibio o frío que puede
ser medida con
un termómetro. En
física, se define como
una magnitud
escalar relacionada
con la energía
interna de un sistema
termodinámico,
definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente,
está relacionada directamente con la parte de la energía interna
conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los
movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional,
rotacional, o en forma de vibraciones. A medida de que sea mayor la
energía cinética de un sistema, se observa que éste se encuentra más
«caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.
En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las
vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un
gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus
partículas (para los gases multiatómicos los movimientos rotacional y
vibracional deben tomarse en cuenta también).
El desarrollo de técnicas para la medición de la temperatura ha pasado
por un largo proceso histórico, ya que es necesario darle un valor numérico
a una idea intuitiva como es lo frío o lo caliente.
Multitud de propiedades fisicoquímicas de los materiales o las sustancias
varían en función de la temperatura a la que se encuentren, como por
ejemplo su estado (sólido, líquido, gaseoso, plasma), su volumen,
la solubilidad, la presión de vapor, su color o la conductividad eléctrica. Así
mismo es uno de los factores que influyen en la velocidad a la que tienen
lugar las reacciones químicas.
La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados
de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a unidades de
medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la
unidad de temperatura es el kelvin (K), y la escala correspondiente es
la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor «cero kelvin» (0 K) al
«cero absoluto», y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado
Celsius. Sin embargo, fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de
temperatura es común. La escala más extendida es la escala Celsius,
llamada «centígrada»; y, en mucha menor medida, y prácticamente sólo
en los Estados Unidos, la escala Fahrenheit. También se usa a veces la
escala Rankine (°R) que establece su punto de referencia en el mismo
punto de la escala Kelvin, el cero absoluto, pero con un tamaño de grado
igual al de la Fahrenheit, y es usada únicamente enEstados Unidos, y sólo
en algunos campos de la ingeniería.
Diferencia entre Calor y Temperatura Todos sabemos que cuando calentamos un objeto su temperatura
aumenta. A menudo pensamos que calor y temperatura son lo mismo. Sin
embargo este no es el caso. El calor y la temperatura están relacionadas
entre sí, pero son conceptos diferentes.
Como ya dijimos, el calor es la energía total del movimiento molecular en
un cuerpo, mientras que la temperatura es la medida de dicha energía. El
calor depende de la velocidad de las partículas, de su número, de su
tamaño y de su tipo. La temperatura no depende del tamaño, ni del
número ni del tipo.
Por ejemplo, si hacemos hervir agua en dos recipientes de diferente
tamaño, la temperatura alcanzada es la misma para los dos, 100° C, pero
el que tiene más agua posee mayor cantidad de calor.
El calor es lo que hace que la temperatura aumente o disminuya. Si
añadimos calor, la temperatura aumenta. Si quitamos calor, la
temperatura disminuye.
La temperatura no es energía sino una medida de ella; sin embargo, el
calor sí es energía.
Cambios de Estado Son los procesos en los que un estado de la materia cambia a otro
manteniendo una semejanza en su composición. A continuación se
describen los diferentes cambios de estado o transformaciones de fase de
la materia:
Fusión: Es el paso de un sólido al estado líquido por medio del calor;
durante este proceso endotermico (proceso que absorbe energía para
llevarse a cabo este cambio) hay un punto en que la
temperatura permanece constante. El "punto de fusión" es la temperatura
a la cual el sólido se funde, por lo que su valor es particular para
cada sustancia. Cuando dichas moléculas se moverán en una forma
independiente, transformándose en un líquido. Un ejemplo podría ser un
hielo derritiéndose, pues pasa de estado sólido al líquido.
Solidificación: Es el paso de un líquido a sólido por medio del enfriamiento;
el proceso es exotérmico. El "punto de solidificación" o de congelación es
la temperatura a la cual el líquido se solidifica y permanece constante
durante el cambio, y
coincide con el punto de
fusión si se realiza de
forma lenta (reversible); su
valor es también
específico.
Vaporización y
ebullición: Son
los procesos físicos en los
que un líquido pasa a
estado gaseoso. Si se
realiza cuando la
temperatura de la
totalidad del líquido iguala al punto de ebullición del líquido a esa presión
continuar calentándose el líquido, éste absorbe el calor, pero sin aumentar
la temperatura: el calor se emplea en la conversión del agua en estado
líquido en agua en estado gaseoso, hasta que la totalidad de la masa
pasa al estado gaseoso. En ese momento es posible aumentar
la temperatura del gas.
Condensación: Se denomina condensación al cambio de estado de la
materia que se pasa de forma gaseosa a forma líquida. Es el proceso
inverso a la vaporación. Si se produce un paso de estado gaseoso a
estado sólido de manera directa, el proceso es llamado sublimación
inversa. Si se produce un paso del estado líquido a sólido se denomina
solidificación.
Sublimación: Es el proceso que consiste en el cambio de estado de la
materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Al proceso
inverso se le denomina Sublimación inversa; es decir, el paso directo del
estado gaseoso al estado sólido. Un ejemplo clásico de sustancia capaz
de sublimarse es el hielo seco.
Es importante hacer notar que en todas las transformaciones de fase de las
sustancias, éstas no se transforman en otras sustancias, solo cambia su
estado físico.
Las diferentes transformaciones de fase de la materia en este caso las del
agua son necesarias y provechosas para la vida y el sustento del hombre
cuando se desarrollan normalmente.
Los cambios de estado están divididos generalmente en dos tipos:
progresivos y regresivos.
Cambios progresivos: Vaporización, fusión y sublimación progresiva.
Cambios regresivos: Condensación, solidificación y sublimación regresiva.
Fuentes consultadas: http://www.fis.puc.cl/~jalfaro/fis1522/OndasyCalor/termo2/node3.ht
ml
http://www.smf.mx/boletin/Ene-99/ensena/o-humano.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Rendimiento_t%C3%A9rmico
http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_t%C3%A9rmica
http://robotica-ronseb.blogspot.mx/
http://calasanz011.blogspot.mx/2012/11/maquinas-termicas.html
http://juan-andres-ingenieria-mecanica.blogspot.mx/
http://artedakota.blogspot.mx/2010/05/el-hombre-maquina.html
http://www.bo.all.biz/refrigerador-g8885
http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura
http://blogs.periodistadigital.com/vidasaludable.php/2007/07/10/ter
mometro_mercurio_sombrero_8987
http://es.wikipedia.org/wiki/Cambio_de_estado
http://quimicalifem.blogspot.mx/2011/02/grado-9-configuracion-
electronica-y.html
http://crhvscience.blogspot.mx/2012/02/practica-1-conceptos-
basicos-de-la.html