Monografia de Termodinamica
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ANALIZAR LA CIENCIA QUE ESTUDIA EL PROCESO QUE CONVIERTE CALOR EN POTENCIA EN EL LABORATORIO DE FÍSICA EN LA UNIDAD EDUCATIVA “SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS” EN EL AÑO 2015 – 2016 “TERMODINAMICA” Autores: Deisy Gissela Chapi Calderón Alex Paul de la Cadena Prado Monografía Asesor Cristian Narváez Unida Educativa “Santo Domingo de los Colorados” Matutina – Ciencias exactas Santo Domingo – Ecuador 15 de octubre del 2015 1
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ANALIZAR LA CIENCIA QUE ESTUDIA EL PROCESO QUE CONVIERTE
CALOR EN POTENCIA EN EL LABORATORIO DE FÍSICA EN LA UNIDAD
EDUCATIVA “SANTO DOMINGO DE LOS COLORADOS” EN EL AÑO 2015 –
2016 “TERMODINAMICA”
Autores:
Deisy Gissela Chapi Calderón
Alex Paul de la Cadena Prado
Monografía
Asesor
Cristian Narváez
Unida Educativa
“Santo Domingo de los Colorados”
Matutina – Ciencias exactas
Santo Domingo – Ecuador
15 de octubre del 2015
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Resumen
La termodinámica se define como el proceso que estudia el calor y el trabajo a su vez,
según como este incorporado en el temario de físico – químico. Si se predispone al
estudio directo de la temática conoceremos la importancia de cada uno de os cambios
mencionados anteriormente (calor y trabajo). El calor en si es la transferencia de
temperatura a un cuerpo de menor energía y el trabajo, en cambio es la transferencia de
calor a un cuerpo de terminado.
Al habla de termodinámica nos viene en mente una palabra fundamental para nuestro
estudio y se denomina ambientes decir es el cuidado riguroso del sistema climático. En
la termodinámica de emplean y se estudiaran tres leyes fundamentales que tiene un
sinnúmero de características y conceptualizaciones las cuales son: primera ley de la
termodinámica, segunda ley de la termodinámica, tercera ley de la termodinámica.
La temperatura se ocupa principalmente de las propiedades macroscópicas es decir lo
abundante, y de igual manera del cambio de temperatura, en calor, en potencia u otros
más, así como la trasformación de la materia prima en otras unidades materiales. L
termodinámica se basa del calor que significa” energía en tránsito” y en la dinámica que
significa “movimiento”, por lo cual el calor es en si la circulación de la energía.
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Summary
Thermodynamics is defined as the process of studying and working heat in turn,
depending on how the built-in agenda physical - chemical. If the direct study of the
subject is predisposed know the importance of each one of you changes mentioned
above (heat and work). The heat transfers if a body temperature lower energy and labor,
instead it is the transfer of heat to a body over.
When we speak of thermodynamics it is a key word in mind for our study and called
environments say is the rigorous care of the climate system. In the thermodynamics of
employing three fundamental laws that have countless features and concepts which will
be studied are: first law of thermodynamics, second law of thermodynamics third law of
thermodynamics.
The temperature is primarily concerned with the macroscopic properties is so abundant,
and likewise the change of temperature, heat, or potentially others, as well as the
transformation of raw materials into other materials units. L is based thermodynamic
heat means "energy in transit" and dynamics which means "movement", so the heat is
on whether the circulation of energy.
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Agradecimiento
Teniendo en consideración el apoyo, colaboración y ayuda a personas que han hecho
posible este trabajo monográfico, ya que sin su granito de arena esto no sería posible.
En primer lugar agradeciendo a Dios por darnos las fuerzas suficientes, como para estar
conscientes y para tener la mentalidad en alto para las investigaciones posteriores.
Después a nuestros padres, por la colaboración sea económico o psicológico, como es
en el apoyo moral, también a nuestro asesor de monografía por apoyarnos en los
aspectos que son fundamentales en la realización del proyecto y finalmente a nuestros
compañeros de monografía, por quienes nos dan aquella gracia y felicidad que nos hace
falta para cada instante importante investigativo.
4
Índice
Portada…………………………………………………………………………….…......1
Resumen…………………………………………………………………………………2
Summary…………………………………………………………………………………3
Agradecimiento………………………………………………………………………….4
Índice…………………………………………………………………………………….5
Introducción…………………………………………………………………………......7
CAPITULO I: El Problema……………………...………………...………………….....8
1.1 Planteamiento del problema…………………………………………………………8
1.2 Formulación del Problema…………………………………………………………..8
1.3 Objetivos……………………………………………………………………………..9
1.3.1 Objetivo general…………………………………………………………………..9
1.3.2 Objetivos específicos……………………………………………………………...9
1.4 Justificación………………………………………………………………………...10
CAPÍTULO II: Marco Teórico…………………………………………………………11
2.1 Definición termodinámica………………………………………………………….11
2.2 Descripción macroscópica de sistemas termodinámicos………….………………..11
2.3 Principios Termodinámicos……………………………………….………………..13
2.4 Propiedades De Un Sistema………………………………………………………..15
2.5 Procesos Y Cambios De Estado……………………………………………………16
2.6 Procesos Termodinámicos………………………………………………………….21
2.7 Sistema Termodinámico……………………………………………………………21
2.8 Equivalente Mecánico Del Calor…………………………………………………...22
2.9 Primera Ley De La Termodinámica………………………………………………..22
2.10 Segunda Ley De La Termodinámica……………………………………………...26
2.11 Ley Cero de la Termodinámica (de Equilibrio)…………………………………...30
2.12 Tercera Ley de la Termodinámica………………………………………………...30
CAPITULO III: Marco Metodológico…………………………………………………32
3.1 Métodos a seguir……………………………………………………………………32
3.2 Nivel de investigación………………………………………………………….…..32
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3.3 Diseño de la investigación………………………………………………………….33
3.3.1 Investigación documental………………………………………………………...33
3.3.2 Investigación de campo…………………………………………………………..33
3.3.3 Investigación experimental……………………………………………………….33
CAPITULO IV: Análisis de Resultados……………………………………………..…34
4.1 Análisis de cada Pregunta de la Encuesta…………………………………………..34
CAPÍTULO V: Aspectos Administrativos………….………………………………….37
5.1 Recursos Necesarios………………………………………………………………..37
5.2 Cronograma De Actividades……………………………………………………….38
5.3 Conclusiones………………………………………………………………………..39
5.4 Recomendaciones…………………………………………………………………..39
5.5 Bibliografía…………………………………………………………………………40
5.6 Anexos……………………………………………………………...………………41
5.6.1 Anexos I………………………………………………………………………….41
5.6.2 Anexos II-Encuesta………………………………………………………………43
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Introducción
La termodinámica fue dando su esplendor desde la antigüedad desde tiempos remotos
conocidos anteriormente, es decir, la termodinámica surgió en los siglos XVIII como
consecuencia de una necesidad los artefactos a vapor, dice que la termodinámica ha sido
estudiada con un total de 250 años. En este tema presentaremos poco a poco la
importancia de este tema junto con la colaboración de las investigaciones.
En este trabajo monográfico nos basaremos a investigaciones, encuestas, mente y
agilidad, en el cual ayudaran de a poco al tema sugerido, de igual manera utilizaremos
algunos métodos disponibles y concretos como método lógico deductivo, es decir,
daremos a conocer temas desconocidos, también el método de inducción científico,
método de concordancia, método sintético, entre otros más.
Este trabajo llevara consigo lo que es razonamiento, interpretación y deducciones
propias. La termodinámica es una ciencia exacta que nos ayuda a llevar a cabo y tener
en cuenta varios cambios del calor específico y determinado. En si lleva pasta, portada,
introducción, índice, capitulo 1 (el problema), capitulo 2 (método teórico), capitulo 3
(marco metodológico) y capitulo 4 (aspectos administrativos).
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CAPITULO I: El Problema
1.1 Planteamiento del problema
¿Por qué es importante la ciencia que estudia el proceso que convierte el calor en
potencia en el laboratorio de física de la Unidad Educativa “Santo Domingo de los
Colorados” en el año lectivo 2015 – 2016?
1.2 Formulación del Problema
1. ¿Qué factor es el que lleva a cabo el exceso de calor en el año 2015?
2. ¿Qué consecuencias nos tiene el no cuidarse como es debido en el aumento de
temperatura?
3. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas que convierte el calor en potencia en el
año 2015?
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1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo general
Analizar la ciencia que estudia el proceso que convierte el calor en potencia mediante
las investigaciones sobre el calor que afecta a la sociedad para el cuidado y protección
del país en el año 2015.
1.3.2 Objetivos específicos
1. Conocer la importancia de la ciencia que estudia el proceso que convierte el
calor en potencia
2. Investigar sobre el uso inadecuado de la termodinámica en diferentes localidades
3. Identificar las leyes de la termodinámica
4. Conocer las causas que convierte el calor en potencia en el año 2015
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1.4 Justificación
El motivo por el cual escogimos este tema de termodinámica es para poder saber cómo
va cambiando el clima en santo domingo en el año 2015 dependiendo de la
contaminación producida por nuestras irresponsabilidades sea el caso de, humo de los
carros, fabricas, el botar la basura en las calles instituciones entre otros más existen
entes que ha causado daño al medio ambiente, a las personas y animales.
Nuestros aportes para nuestro cierto y respectivamente trabajo monográficos serán los
de colaborar intensamente con la comunidad santo domingueña dentro de la institución,
sea el dar charlas comunitaria e institucionales, como también el de proyectarles la
realidad que poco a poco ellos están dando a Santo Domingo para que así den ejemplo
de cuidado a los futuros integrantes de la comunidad ecuatoriana e inclusive mundial.
Bueno el beneficio es para la sociedad en general esto se lo hará mediante
investigaciones sobre él porque nosotros estamos dañando el medioambiente
En cual beneficia a la comunidad para que no haya muchas enfermedades dentro y fuera
de las instituciones educativas ciudades y países, de igual manera debemos tomar en
cuenta la importancia que abarca cada una de nuestros daños, ya que en un futuro
llevara a la destrucción de la tierra.
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CAPÍTULO II: Marco Teórico
2.1 Definición termodinámica.
“La termodinámica puede definirse como el tema de la Física que estudia los procesos
en los que se transfiere energía como calor y como trabajo.
También es conocida como el movimiento del calor, en esta rama de la física se estudia
la transferencia de calor en trabajo mecánico y viceversa. Su principal base es la
conservación de la energía.
Nos proporciona una teoría básica que nos sirve para entender y poder diseñar maquinas
térmicas (refrigeradores, cohetes, etc.)”.
Fuente: http://equipo1-fisica.blogspot.com/
Si damos por entendimiento a la termodinámica, nos habla que en sí, es movimiento
calórico de un cuerpo a otro, de acuerdo a su determinada transformación que sufre al
momento del cambio.
2.2 Descripción macroscópica de sistemas termodinámicos
El sistema termodinámico es la cantidad de materia o radiación lo suficiente para ser
descrito por parámetros macroscópicos .para la descripción completa del sistema
también se necesita una descripción de contornos que puede permitir el paso de materia
y energía .sistema aislado: no intercambia la energía no la masa con su entorno
Sistema aislado: no intercambia energía ni masa con su entorno. Sistema cerrado: sólo
puede intercambiar energía. Sistema abierto: puede intercambiar materia y energía.
Sistema móvil / rígido: las paredes permiten (o no) transferir energía en forma de
trabajo mecánico. Sistema diatérmico: transferencia de calor sin trabajo. Sistema
adiabático: no hay transferencia de calor por las paredes. Sistemas en contacto térmico,
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permeables, en contacto difusivo, etc. Parámetros termodinámicos: variables
termodinámicas que describen el macroestados del sistema. Los macroestados se
pueden describir en términos de un pequeño número de variables de estado. (Ej.:
macroestados de un gas: masa, presión y volumen lo describen totalmente)
Variables intensivas: independientes de la masa (ej.: temperatura) Variables extensivas:
proporcionales a la masa (ej.: energía interna)
Cantidades específicas: expresadas por unidad de masa. Cantidades molares: expresadas
por mol. (EJ: Capacidad calorífica específica y molar)
Fuente: http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jgr/fisest0506/RepasoTermo.pdf
El calor se define como una transferencia de energía debida a una diferencia de
temperatura, mientras que el trabajo es una transferencia de energía que no se debe a
una diferencia de temperatura.
La energía interna (o térmica) es la energía total de todas las moléculas del objeto, o sea
incluye energía cinética de traslación, rotación y vibración de las moléculas, energía
potencial en moléculas y energía potencial entre moléculas. Para mayor claridad,
imaginemos dos barras calientes de un mismo material de igual masa y temperatura.
Entre las dos tienen el doble de la energía interna respecto de una sola barra. Notemos
que el flujo de calor entre dos objetos depende de sus temperaturas y no de cuánta
energía térmica o interna tiene cada uno. El flujo de calor es siempre desde el objeto a
mayor temperatura hacia el objeto a menor temperatura.
Fuente:http://www.jfinternational.com/mf/tercera-ley-termodinamica.html
2.3 PRINCIPIOS TERMODINÁMICOS
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La Termodinámica es una consecuencia lógica de dos axiomas físicos elementales: la
ley de la conservación y la ley de la degradación de la energía.
La Termodinámica en su primer principio aporta a la ley de la conservación dos nuevas
formas de energía: el calor y la energía interna; y en su segundo principio aporta a la ley
de la degradación la herramienta (entropía) mediante la cual puede calcularse la energía
que se degrada en cualquier proceso. Así pues, la Termodinámica, que nació como una
necesidad para el perfeccionamiento y desarrollo de los motores térmicos, se ha
convertido en una base de conocimiento de toda la Física.
En la termodinámica los dos principales axiomas elementales son la ley de la
conservación de la energía significa que es el poco desgaste de la energía en el que
nosotros hacemos en el trascurso del tiempo y la ley de la degradación de energía es
como la trasformación de una materia a otra.
La energía que interviene en un proceso real pierde calidad. Esta pérdida de calidad
representa un coste económico.
Hay energías 100% transformables en trabajo. El calor y la energía interna son
parcialmente transformables en trabajo:
Exergía: la parte transformable
Anergía: la no-transformable.
En todo proceso energético existe destrucción de exergía.
Fijándonos como meta del segundo principio de la Termodinámica el cálculo de la
exergía destruida, la entropía, que ha estado envuelta durante mucho tiempo de un halo
misterioso, aparece de forma natural: como una función necesaria para que dicho
cálculo sea posible en cualquier tipo de proceso energético.
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La exergía destruida en un proceso industrial tiene mayor coste económico a medida
que se avanza hacia el producto acabado. Su valoración es pues esencial para el análisis
económico del proceso. Así nace una nueva ciencia: la Termoeconomía.
Equilibrio térmico
Se dice que dos sistemas están en equilibrio térmico cuando tienen la misma
temperatura. Llamaremos pared adiabática a aquella que impide el equilibrio térmico
entre dos sistemas
Equilibrio mecánico
Dos sistemas están en equilibrio mecánico cuando tienen la misma presión. Si están a
distinta presión y se ponen en contacto, buscan espontáneamente el equilibrio, si la
pared que los separa lo permite.
Medio exterior
Al conjunto de sistemas que esté influyendo sobre el sistema en estudio. La influencia
puede ser térmica debida a una diferencia de temperaturas y/o mecánica debida a una
diferencia de presiones.
Clasificación de sistemas
Sistema cerrado
Es aquel cuya masa no varía durante un cambio de situación; por ejemplo, de la
posición I a la II del émbolo
Sistema abierto, o flujo
Es aquel que se mueve, o fluye, con relación a un contorno
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Sistema adiabático
Es aquel que tiene sus límites adiabáticos.
2.4 PROPIEDADES DE UN SISTEMA
Estado de un sistema
Propiedades de un sistema son aquellas magnitudes físicas cuyos valores definen la
situación en que aquél se encuentra. Si se conoce el valor de dos propiedades, puede
calculase el de las demás, y en consecuencia el estado quedará definido. Cada tres
propiedades están pues relacionadas entre sí.
Ecuación de estado f (p, v, T) = 0
Funciones de estado f (u, v, T) = 0
Cualquier magnitud física que pueda expresarse en función de dos propiedades será
también una propiedad del sistema.
Propiedades intensivas
Las que no dependen de la cantidad de masa: presión p temperatura T viscosidad µ y/o ν
velocidad del sonido a…
Propiedades extensivas
Las que sí dependen de la cantidad de masa: volumen V ( v ) energía interna U ( u )
entalpía H ( h ) entropía S ( s ) exergía E ( e ) capacidad calorífica C ( c)…
El valor de una propiedad extensiva no informa del estado del sistema, a menos que se
conozca la masa (m). Dividiendo por m se obtiene su valor específico m v=V/m
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Las propiedades intensivas son las que no dependen de la temperatura la masa y la
cantidad de energía. Las propiedades extensivas son las que dependen del volumen de la
cantidad de masa y la energía
Características de las funciones de estado
La variación que sufre el valor de las propiedades sólo depende del valor de los estados
inicial y final.
dz = X (x, y)·dx + Y ( x , y)·dy ,
x e y son propiedades del sistema, puede ocurrir,
a) dz puede integrarse (total exacta): z = z (x, y) z es una nueva propiedad.
Si tenemos una expresión del tipo,
b) dz no puede integrarse como no sea a través de un camino, y = y (x).
Hay veces que multiplicando dz no exacta por una función, la convertimos en
exacta: “es lo que ocurrirá con la entropía”
2.5 PROCESOS Y CAMBIOS DE ESTADO
Estados de equilibrio
Cuando el valor de sus propiedades es el mismo en todos sus puntos. Cuando un sistema
pasa de un estado a otro, los estados intermedios no serán en rigor de equilibrio. Sin
embargo:
hay ocasiones en que casi lo son
otras en que no podrán considerarse.
Libre expansión
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Un sistema sufre una libre expansión si la fuerza interior p·S es mayor que la exterior F.
En una libre expansión los estados intermedios no son ni pueden considerarse de
equilibrio.
Máxima libre expansión
Un sistema sufre una máxima libre expansión cuando la fuerza exterior F es nula.
Expansión resistida
Cuando la diferencia de fuerzas interior y exterior es pequeña, se hablará de expansión
resistida. Es lo que ocurre en máquinas de émbolo.
Calentamiento o enfriamiento de un sistema
En realidad sólo son de equilibrio los estados inicial y final; sin embargo, en la práctica:
el calentamiento o enfriamiento de un sistema puede considerarse como una
sucesión de estados en equilibrio.
Mezcla de sistemas
iguales con distintas presiones y/o temperaturas,
diferentes con las mismas presión y/o temperatura,
diferentes con distintas presiones y/o temperaturas.
En un proceso de mezcla los estados intermedios no son ni pueden considerarse de
equilibrio.
Transformaciones y procesos termodinámicos
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Se llama transformación termodinámica a la sucesión de estados por los que un sistema
pasa cuando se le somete a un cambio. Una determinada transformación puede
realizarse de infinitas formas; cada una de ellas es un proceso termodinámico. La
transformación termodinámica sólo afecta a un determinado sistema, con independencia
de su medio exterior; en cambio, el proceso implica a todos los sistemas que intervienen
en el mismo.
La trasformación es el cual un sistema se somete al cambio, en el cual se realiza de
diferentes formas en el cual cada una de ellas es un proceso termodinámico.
Diagramas de estado
Se llama diagrama de estado a todo par de ejes, representativo s de dos propiedades del
sistema. Cada punto en el plano define pues un estado del sistema. Una transformación
termodinámica quedaría representada por una línea. Si sólo son de equilibrio los estados
inicial y final los intermedios no podrán lógicamente representarse. Indicaremos esta
situación uniendo los estados 1 y 2 mediante una recta de trazo discontinuo.
Lo diagramas son par de ejes en el cual si solo está el estado inicial y final no podemos
representar a los intermedios en el cual debemos representar el estado 1 y 2 en una recta
de trazos discontinuos.
Transformaciones teóricas
• Isócoras, o a volumen constante
v = K
• Isobaras, o a presión constante
p = K
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• Isotermas, o a temperatura constante
T=To p= (v, To)
• Isotermas de gases perfectos
p.v=R To
• Adiabáticas
• El sistema ha de ser adiabático;
• No han de existir rozamientos internos
•Politrópicas
Son transformaciones teóricas que sustituyen a las reales:
p .v n ⋅ = k (exponente politrópico)
Las transformaciones teóricas pueden considerarse un caso particular de las
politrópicas.
p .v n ⋅ = k
Isobaras: p=K
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n=0
Isocoras: v=K; p1/n .v=K´
n=+oo
Isotermas de un gas perfecto: p.v=K
n=1
Adiabáticas: (p.v y =K)
n=y
2.5.9 Relaciones entre dos estados
• Volúmenes y presiones
P1.vn1 ; v2 / v1 = (P1 / P2 )1/n
• Temperaturas y volúmenes
• Temperaturas y presiones
Dos estados 1 y 2 de la politrópica han de satisfacer tanto a la ecuación de la politrópica,
como a la ecuación de estado:
p .v n ⋅ = k y f (p, v, T) = 0
Entre ambas se elimina p o v
Gas perfecto
20
p .v n ⋅ = k y p.v = R.T
Entre dos estados 1 y 2:
P1 .Vn1 = P2 .Vn
2
P1.v1 = R.T1 ; P2.v2 = R.T2
Fuente: http://www.uco.es/termodinamica/ppt/pdf/termo%201.pdf
2.6 PROCESOS TERMODINÁMICOS
Los procesos termodinámicos comprenden el comportamiento y relación que se da entre
las temperaturas, presión y el volumen es importante en diversos procesos industriales.
2.7 SISTEMA TERMODINAMICO:
Es una parte del universo que se separa con la finalidad poderla estudiar. Para ello se
aísla de los alrededores a través de límites o fronteras, de tal manera que todo lo que se
encuentra fuera de lo delimitado se denomina alrededores.
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a) Frontera:
Es el límite que separa al sistema de los alrededores, casi siempre son paredes que
pueden ser diatérmicas o adiabáticas.
b) Pared diatérmicas:
Es una conductora de calor, ésta permite el intercambio de calor entre el sistema y sus
alrededores y al revés.
c) Pared adiabática:
Es caracterizada por NO permitir la interacción térmica del sistema con los alrededores.
Es construida de materiales no conductores del calor como porcelana o asbesto.
d) Equilibrio termodinámico:
Se alcanza cuando después de cierto tiempo de poner en contacto un sistema de baja
temperatura con otro sistema a mayor temperatura se iguala, por lo tanto existe un
intercambio de calor, las propiedades de presión, densidad y temperatura cuando se
encuentran en este punto dejan de variar.
e) Energía interna (Ei):
Es la energía contenida en el interior de las sustancias. Es la suma de energía cinética y
potencial de las moléculas individuales que la forman. La mayoría de las veces se
cumple cuanto mayor sea la temperatura de un sistema también lo será su energía
interna.
La energía interna se hace presente en las sustancias combustibles y es proporcional a la
masa.
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2.8 EQUIVALENTE MECANICO DEL CALOR:
Fue establecido por un físico ingles llamado James Prescott Joule (1818-1889), es autor
de importantes trabajos sobre la TEORIA MECANICA DEL CALOR, a mediados del
siglo XIX. Demostró que cierta variación de temperatura indica un cambio de energía
interna y aparece que se pierde determinada cantidad de energía molecular.
Después de varios experimentos en los cuales todos los resultados le daban 1J = 0.24 cal
o 1 cal = 4.2J, concluyo que la energía mecánica y la energía que causaba la diferencia
de temperatura eran equivalentes.
2.9 PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA.
Esta ley se expresa como:
Eint = Q - W
Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por
el sistema (W)
Fuente: http://www.jfinternational.com/mf/tercera-ley-termodinamica.html
Esta ley dice que la variación de la energía interna de un sistema es igual a la energía
que transfieren o reciben los alrededores en forma de calor y trabajo, de forma tal que se
cumple la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.
La primera ley de la termodinámica se muestra matemáticamente de la siguiente
manera:
Según la primera ley de la termodinámica se dice que la energía no se crea ni se
destruye solo cambia, ejemplo es el agua
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a) Peso termodinámico:
Es cuando la temperatura, presión o volumen de un gas varían. Los procesos
termodinámicos se clasifican en:
PROCESO ISOTERMICO:
Se presenta cuando la temperatura del sistema, permanece constante
independientemente de los cambio de presión o volumen que sufran.
Este proceso se rige por la ley de Boyle-Mariotte de Robert Boyle (1626-1691), Físico
Químico irlandés conocido por sus experimentos acerca de las propiedades de los gases
y Edme Mariotte (1620-1684), Físico Francés que descubrió la ley que relación la
presión y el volumen de los gases a temperatura constante.
Si un proceso isotérmico formado por un gas experimenta una expansión isotérmica,
para que la temperatura permanezca constante la cantidad de calor recibido debe ser
igual al trabajo que realiza durante la expansión. Pero si presenta una compresión
isotérmica, para que la temperatura también permanezca constante el gas tiene que
liberar una cantidad de calor igual al trabajo desarrollado sobre él.
La temperatura no cambia, su energía interna (Ei), son constantes y su variación de
energía interna (ΔEi) es igual a cero, por lo que se cumple que (Ei es constante) (ΔEi =
0) Q=Tr.
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PROCESO ISOBARICO:
Es cuando hay una variación del volumen o temperatura y la presión permanece
constante, no importando si el gas sufre una compresión o una expansión. Este proceso
rige por la Ley de Charles: Jackes A. Charles (1742-1822). Químico, físico y aeronauta
Francés, que fue el primero en hacer mediciones acerca de los gases que se expanden al
aumentar la temperatura.
Las ecuaciones para el proceso isobárico son:
PROCESO ISOCORICO:
Se presenta cuando el volumen del sistema permanece constante. Ya que la variación del
volumen es cero, no se realiza trabajo sobre el sistema ni de éste último de sobre los
alrededores, por lo que se cumple Tr = 0 Y ΔEi = Q, esto indica que todo el calor
suministrado aumentara en la misma proporción a la energía interna, en general esto se
presenta cuando un gas se calienta dentro de un recipiente con volumen fijo.
Cuando se calientan dos masas iguales de gas, a una presión constante y otra a volumen
constante, para que logren el mismo incremento de temperatura se requiere proporcionar
mayor calor al sistema a presión constante (Qp>Qv). Ello se debe a que en el proceso
isobárico el calor suministrado se usa para aumentar la energía interna y efectuar
trabajo, mientras que en el proceso isocórico todo el calor se usa para incrementar
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exclusivamente la energía interna.
PROCESO ADIABATICO:
Ocurre cuando el sistema no crea ni recibe calor, cumpliéndose que (Q=0) y ΔEi = -Tr ,
aun cuando el gas puede presentar expansión o comprensión.
En resumen las condiciones que se tienen que cumplir para los procesos son
termodinámicos son:
El Proceso isotérmico es variable a los cambios de presión, y permanece constante al
valor de la cantidad del trabajo desarrollado. El proceso isobárico es cuando hay una
variación en la temperatura y la presión es constante. El proceso isocórico en volumen
del sistema es constante ya que la variación de volumen es 0. El proceso adiabático esto
ocurre cuando el sistema no recibe calor el gas puede presentar expansión o compresión.
CALENTAMIENTO POR COMPRESION:
Si un gas sufre compresión rápida, disminuye su volumen, se produce calor y se
incrementa la temperatura.
Fuente: http://equipo1-fisica.blogspot.com/
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2.10 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
¿EN QUE CONSISTE LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA?
Esta ley de la física expresa que "La cantidad de entropía (magnitud que mide la parte
de la energía que no se puede utilizar para producir un trabajo) de cualquier sistema
aislado termodinámicamente tiende a incrementarse con el tiempo". Más sencillamente,
cuando una parte de un sistema cerrado interacciona con otra parte, la energía tiende a
dividirse por igual, hasta que el sistema alcanza un equilibrio térmico.
La cantidad de entropía tiene a incrementarse con el tiempo más cuando una parte del
sistema cerrado se relaciona con otra.
La segunda ley de la termodinámica establece cuales procesos de la naturaleza pueden
ocurrir o no. De todos los procesos permitidos por la primera ley, solo ciertos tipos de
conversión de energía pueden ocurrir. Los siguientes son algunos procesos compatibles
con la primera ley de la termodinámica, pero que se cumplen en un orden gobernado por
la segunda ley:
1) Cuando dos objetos que están a diferente temperatura se ponen en contacto térmico
entre sí, el calor fluye del objeto más cálido al más frío, pero nunca del más frío al más
cálido.
2) La sal se disuelve espontáneamente en el agua, pero la extracción de la sal del agua
requiere alguna influencia externa.
3) Cuando se deja caer una pelota de goma al piso, rebota hasta detenerse, pero el
proceso inverso nunca ocurre.
Todos estos son ejemplos de procesos irreversibles, es decir procesos que ocurren
naturalmente en una sola dirección. Ninguno de estos procesos ocurre en el orden
temporal opuesto. Si lo hicieran, violarían la segunda ley dela termodinámica. La
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naturaleza unidireccional de los procesos termodinámicos establece una
dirección del tiempo.
Ahora bien existen diferentes formas de enunciar la segunda ley de la termodinámica,
pero en su versión más simple, establece que:
“El calor jamás fluye espontáneamente de un objeto frío a un objeto caliente”.
Publicado por Eduardo C. en 23:01. Domingo, 4 de diciembre de 2011
Un estado de un cuerpo nunca puede llevarse de una temperatura bajo 0 para una
elevada a 0
Fuente: http://termodinamica-2011.blogspot.com/#
Segunda Ley de la Termodinámica - Las leyes del Poder del Calor
La Segunda Ley de la Termodinámica es una de la tres Leyes de la Termodinámica. El
término "termodinámica" viene de dos palabras raíces: "termo," que significa calor, y
"dinámica," que significa poder. Por esto, las Leyes de la Termodinámica son las leyes
del "Poder del Calor." Hasta donde sabemos, estas leyes son absolutas. Todas las cosas
en el universo observable son afectadas y obedecen las Leyes de la Termodinámica.
La Primera Ley de la Termodinámica, comúnmente conocida como la Ley de la
Conservación de la Materia/Energía, establece que la materia/energía no puede ser
creada, ni tampoco puede ser destruida. La cantidad de materia/energía permanece
igual. Puede cambiar de sólida, a líquido, a gas, a plasma, y comenzar de nuevo, pero la
cantidad total de materia/energía en el universo permanece constante.
Segunda Ley de la Termodinámica - Entropía en Aumento
La Segunda Ley de la Termodinámica es comúnmente conocida como la Ley de la
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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.
Segunda Ley de la Termodinámica - En el Principio...
Las implicaciones de la Segunda Ley de la Termodinámica son considerables. El
universo está perdiendo constantemente energía utilizable y nunca ganándola.
Concluimos lógicamente que el universo no es eterno. El universo tuvo un comienzo
finito… el momento en que tuvo una "entropía cero" (su estado más ordenado posible).
Como a un reloj al que se le ha dado toda la cuerda, al universo se le estado gastando la
cuerda, como si en un punto estuvo completamente cargado y desde entonces se ha ido
descargando. La pregunta es ¿Quién le dio cuerda al reloj?
Las implicaciones teológicas son obvias. El astrónomo de la NASA, Robert Jastrow,
comentó sobre estas implicaciones cuando dijo: "Los teólogos, generalmente, están
encantados con la prueba de que el universo tuvo un comienzo, pero curiosamente, los
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astrónomos están disgustados. Resulta que los científicos se comportan de la misma
manera que el resto de nosotros cuando nuestras creencias están en conflicto con la
evidencia." (Robert Jastrow, Dios y los Astrónomos, 1978, pág. 16.)
Jastrow continuó diciendo: "Para los científicos que han vivido por su fe en el poder de
la razón, la historia termina como un mal sueño. Él ha escalado las montañas de la
ignorancia; está a punto de conquistar el pico más alto; al subirse a la última roca, es
recibido por una banda de teólogos que habían estado sentados allí por siglos." (Dios y
los Astrónomos, pág. 116.) Parece que el Huevo Cósmico que fue el nacimiento de
nuestro universo, lógicamente requiere de una Gallina Cósmica...
Fuente: http://www.allaboutscience.org/spanish/segunda-ley-de-la-
termodinamica.htm#sthash.HzSOts7Q.dpuf
Tercera Ley de la Termodinámica y Ley Cero de la Termodinámica
Además de la primera y segunda leyes de la termodinámica, existen la ley cero y
la tercera ley de la termodinámica.
2.11 Ley Cero de la Termodinámica (de Equilibrio):
Si dos sistemas están por separado en equilibrio con un tercero, entonces también deben
estar en equilibrio entre ellos.
Si tres o más sistemas están en contacto térmico y todos juntos en equilibrio, entonces
cualquier par está en equilibrio por separado. El concepto de temperatura se basa en este
principio cero.
"Si dos objetos A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer objeto C,
entonces los objetos A y B están en equilibrio térmico entre sí".
30
Como consecuencia de esta ley se puede afirmar que dos objetos en equilibrio térmico
entre sí están a la misma temperatura y que si tienen temperaturas diferentes, no se
encuentran en equilibrio térmico entre sí.
La ley de cero nos explica que dos cuerpos deben estar a la misma temperatura para que
haiga equilibrio térmico.
2.12 Tercera Ley de la Termodinámica.
Teorema de Nerst: Una reacción química entre fases puras cristalinas que ocurre en el
cero absoluto no produce ningún cambio de entropía.
Enunciado de Planck: Para T → 0, la entropía de cualquier sistema en equilibrio se
aproxima a una constante que es independiente de las demás variables termodinámicas.
Teorema de la inaccesibilidad del cero absoluto: No existe ningún proceso capaz de
reducir la temperatura de un sistema al cero absoluto en un número finito de pasos.
Aunque se intente de una u otra manera no será posible reducirla puesto que no existe
un proceso para este sistema.
Fuente: http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jgr/fisest0506/RepasoTermo.pdf
La tercera ley tiene varios enunciados equivalentes:
Es el calor que entra desde el "mundo exterior" lo que impide que en los experimentos
se alcancen temperaturas más bajas. El cero absoluto es la temperatura teórica más baja
posible y se caracteriza por la total ausencia de calor. Es la temperatura a la cual cesa el
movimiento de las partículas. El cero absoluto (0 K) corresponde aproximadamente a la
temperatura de - 273,16ºC. Nunca se ha alcanzado tal temperatura y la termodinámica
asegura que es inalcanzable.
"La entropía de cualquier sustancia pura en equilibrio termodinámico tiende a cero a
medida que la temperatura tiende a cero".
31
"La primera y la segunda ley de la termodinámica se pueden aplicar hasta el
límite del cero absoluto, siempre y cuando en este límite las variaciones de entropía
sean nulas para todo proceso reversible"
Fuente: http://www.jfinternational.com/mf/tercera-ley-termodinamica.html
CAPITULO III: Marco Metodológico
3.1 Métodos a seguir
Nosotros hemos realizado varios métodos investigativos, para poder saber cómo hacer
un trabajo monográfico, esto abarca lo que es una encuesta que la pondremos en la
tabulación de datos entre estos tenemos lo que es los métodos a seguir:
Método lógico deductivo: es el que se aplican descubrimientos a casos particulares, los
principios pueden reducirse a otra más general y para descubrir consecuencias más
reducidas.
Método de inducción científico: se basa en métodos como son la observación en lo que
para la realización de las encuestas los porcentajes conclusiones y la experimentación
para hacer un análisis sobre el proyecto planteado.
Método de concordancia: compara los fenómenos que se presentan en casos variados.
Método sintético: se realizan hechos aislados y se realiza una teoría que unifica los
diversos elementos el investigador se somete a prueba
32
Método analítico: nos da referencia al estudio concreto y correcto de los diferentes
conceptos y características que se presentaran a lo largo de nuestra investigación
mamográfica.
3.2 Nivel de investigación
Esta investigación se basa a un grado de profundidad en los cuales hemos realizado una
investigación exploratoria descriptiva y explicativa.
3.3 Diseño de la investigación
En esta investigación hemos realizado con mucha responsabilidad carisma para que sea
una investigación profunda en lo que es las leyes de la termodinámica par pode
comprender y dar a conocer a los que no saben acerca del tema.
3.3.1 Investigación documental
Se basa en la obtención y análisis de datos estadísticos con los cuales hemos utilizado
encuestas realizada en las cuales las personas han puesto mucho énfasis.
3.3.2 Investigación de campo
Nosotros no hemos puesto en uso esta investigación ya que nosotros no hemos
recolectado datos de la realidad.
3.3.3 Investigación experimental
No hemos puesto en uso esta experimentación ya que no hemos hecho una investigación
profunda en lo que es nuestro tema de monografía.
33
CAPITULO IV: Análisis de Resultados
1) ¿Ha recibido usted charlas educativas sobre la Termodinámica?
Si 9No 11
Análisis del Resultado:
El 44% indica a que si han recibido charlas educativas y el 55% dicen que no.
2) ¿Conoces algo acerca de la Termodinámica?
Si 12
No 7
Un Poco 1
Análisis del Resultado:
34
El 60% indica que si conocen bien este tema, el 35% indica que no conoce nada y el 5%indica que sabe un poco sobre este tema.
3) ¿Sabe algo acerca de la Primera ley de la Termodinámica?
Si 9
No 8
Un Poco 3
Análisis del Resultado:
El 45% indica que si saben sobre la primera ley de la termodinámica, el 15% indica a que saben un poco, y el 40% indica a que no saben nada de esta ley.
4) Sabe la Razón de ¿Por qué las papas pueden hornearse con mayor rapidez cuando se le inserta un palillo?
Si 11
No 9
Análisis del Resultado:
El 45% indica a que si sabe lo que sucede cuando a una papa se le inserta un palillo y el 55% indica que no saben lo que sucede.
5) Sabe usted ¿Cómo Se llama el proceso que se usa cuando se saca de Un Horno a 200°C un pequeño crisol que se sumerge en una tina llena de agua en Temperatura ambiente?
Si 8
No 12
Análisis del Resultado:
35
El 40% nos indica que si saben cómo se llama ese proceso a seguir y el 60% nos indica a que no saben.
6) ¿Conoce algo acerca de la Ley Cero de la Termodinámica?
Si 7
No 8
Un Poco 5
Análisis del Resultado:
El 35% nos indica que pocas personas saben sobre la ley cero de la termodinámica, el 25% nos indica que saben un poco sobre este tema, y el 40% nos indica que es el porcentaje de personas que no saben sobre este tema.
7) ¿Conoces algo acerca de la Segunda y Tercera ley de la Termodinámica?
Si 12
No 8
Análisis del Resultado:
El 60% indica a que si saben sobre la segunda y tercera ley de la termodinámica, y el 40% dice lo contrario.
8) ¿Le ha interesado este tema?
Si 6
No 9
Un Poco 5
Análisis del Resultado:
36
El 30% nos indica que si les gusta este tema, el 25% indica a las personas que les interesa un poco y el 45% que es un poco alto a los demás este es el porcentaje de las personas que no les gusta este tema para nada.
CAPITULO V: Aspectos Administrativos
5.1 RECURSOS NESESARIOS
-Materiales: Para el proceso de esta información se usaron encuestas de forma física
(papel bond).
-Humanos: Para el proceso de la información obtuve una ayuda de 15 estudiantes y 5
profesores del área de química.
-Financieros: El gasto de las encuestas fue un total de $2,00.
37
Estudiantes Encuestados Al Azar 15Profesores del Área de Química 5Total 20
5.2 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
ACTIVIDADESMAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCT. NOV.
26
1 7 17 18-
2426
01 05-30
4- 8 11-15
18-29
01-08
15
22-30
1-15 16-30
1-10
Socialización sobre el instructivo de
monografías a estudiantes de Tercero de
Bachillerato ( DECE)
X
Selección del tema y delimitación por los
estudiantes.X
Socialización del proceso a Directores de Área. X
Presentación de solicitud al Director de la
monografía por los estudiantes.
X
Aprobación de solicitudes por el director. X
Informe de los directores de área sobre los
temas aprobados al vicerrectorado.
X
Inicio del trabajo de la monografía X
1.Formular el problema de investigación X
2.Establecer objetivos del trabajo
3,Planificar las acciones a realizarse
X X
4. Identificar fuentes a utilizar X
38
5. Recopilar información
6. Organizar información
7. Interpretar los resultados
8. Redactar el informe (Estructura del trabajo
monográfico)
X X X
Presentación y revisión de borradores X X X
Presentación final de monografía X X
Calificación conforme a parámetros de la
rúbrica de evaluación X
Presentación de informe de directores de área a
vicerrectorado X
5.3 CONCLUSIONES
La termodinámica en la vida diaria es fundamental para las diferentes
actividades realizadas para las personas que habitan en su ciudadela, sirve para
conocer las ventajas y desventajas de la energía, las características y
fundamentaciones que tiene para cada individuo, pero en si nos preguntamos
¿será que las personas tienen la posibilidad de conocer la definición de la
termodinámica? Es por ello que nos basamos en diferentes formas para
realización de este trabajo.
Si conocemos la termodinámica, dirán que está relacionado con la Física
(aunque realmente así lo es), pero gracias a nuestra investigación, tomamos en
conclusión que la termodinámica es aquella que transfiere el la energía como
calor y trabajo, el primero es la transferencia de energía por media de la
temperatura y la segunda es la transferencia de energía sin el uso de la
temperatura. En la termodinámica encontramos tres cambio y procesos
importantes, como son: primera ley de la termodinámica, segunda ley de la
termodinámica y la tercera ley de la termodinámica.
39
5.4 RECOMENDACIONES
De acuerdo a nuestras investigaciones realizadas las personas no se han dado
cuenta del gran daño que están haciendo a nuestro país i o provincia en lo cual
nosotras daremos a conocer más acerca de lo que el clima y lo importante que es
cuidar el ambiente. La primera recomendación es que colocaran tachos de basura
en las instituciones y en la provincia para que pongan la basura en su lugar.
En si deberían haber más charlas educativas sobre el cuidado del medio
ambiente para que así las personas sepan con lo que se están afrontando en un
futuro no muy lejano, pero más para el bienestar de los hijos de sus hijos.
Nuestra tercera recomendación seria que los profesores especialmente de física
sepan dar a conocer las consecuencias del mal uso de la termodinámica.
5.5 BIBLIOGRAFIA
http://equipo1-fisica.blogspot.com/
http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jgr/fisest0506/RepasoTermo.pdf
http://www.jfinternational.com/mf/tercera-ley-termodinamica.html
http://www.uco.es/termodinamica/ppt/pdf/termo%201.pdf
http://www.jfinternational.com/mf/tercera-ley-termodinamica.html
http://equipo1-fisica.blogspot.com/
http://termodinamica-2011.blogspot.com/#
http://www.allaboutscience.org/spanish/segunda-ley-de-la-
termodinamica.htm#sthash.HzSOts7Q.dpuf
40
5.6 ANEXOS
ANEXOS I
41
42
ANEXOS II: ENCUESTA
Esta encuesta es acerca de la Termodinámica.
Marque Con una “X” el literal que crea usted que sea conveniente.
1) ¿Ha recibido usted charlas educativas sobre la Termodinámica?
Si __
No __
2) ¿Conoces algo acerca de la Termodinámica?
Si __
No __
Un poco __
43
3) ¿Sabe algo acerca de la Primera ley de la Termodinámica?
Si __
No __
Un poco __
4) Sabe la Razón de ¿Por qué las papas pueden hornearse con mayor rapidez cuando se le inserta un palillo?
Si __
No __
5) Sabe usted ¿Cómo Se llama el proceso que se usa cuando se saca de Un Horno a 200°C un pequeño crisol que se sumerge en una tina llena de agua en Temperatura ambiente?
Si __
No __
6) ¿Conoce algo acerca de la Ley Cero de la Termodinámica?
Si __
No __
Un Poco __
7) ¿Conoces algo acerca de la Segunda y Tercera ley de la Termodinámica?
Si __
No __
8) ¿Le ha interesado este tema?
Si __
No __
Un Poco __
44
