Escuela:

Universidad Abierta y a Distancia de México (UnADM)

Carrera:

Ingeniería en Tecnología Ambiental.

Asignatura:

Termodinámica.

Facilitador:

Adán Misael Guerra Villa.

Tema:

Actividad 4. Cambios de energía y procesos termodinámicos en el Popo.

Alumno:

Miguel Ángel Guzmán Méndez

Fecha:

28/02/13

Actividad 4. Cambios de energía y procesos termodinámicos en el Popo.

Identifiquen los procesos termodinámicos presentes en la siguiente imagen.

Marco Teórico

En muchos lenguajes, la palabra volcán significa literalmente “montaña que humea”. En castellano “Volcán” proviene del latín Vulcano, referido al Dios del Fuego de la mitología romana, que a su vez deriva del Dios Hefestos de la mitología griega. Según la mitología romana, Vulcano era el dios del fuego y los metales. Casado con Venus y padre de Júpiter y Juno, Vulcano era el creador de armas y armaduras para los héroes.

Un Volcán es una formación geológica que consiste en una fisura en la corteza terrestre sobre la que se acumula un cono de materia volcánica. En la cima del cono hay una chimenea cóncava llamada cráter. El cono se forma por la deposición de materia fundida y sólida que fluye o es expelida a través de la chimenea desde el interior de la Tierra. Se trata de un conducto que establece comunicación directa entre la superficie terrestre y los niveles profundos de la corteza terrestre y que cada cierto periodo de tiempo, expulsan lava, gases, cenizas y humo provenientes del interior de la Tierra. El estudio de los volcanes y de los fenómenos volcánicos se llama vulcanología.

De una manera algo más formal puede utilizarse la definición de MacDonald (1972) y decirse que un volcán es aquel lugar donde la roca fundida o fragmentada por el calor y gases calientes emergen a través de una abertura desde las partes internas de la tierra a la superficie.

Partes de un Volcán.

Ningún volcán es idéntico a cualquier otro, ya que algunos apenas han erupcionado, mientras que otros mantienen una corriente constante de lava, como es el caso del volcán de Hawái. Sin embargo, las características generales de todo volcán son las siguientes:

Cono volcánico: formado por la misma presión del magma al ascender) tiene forma de cono y está formado por lavas y cenizas solidificadas.Caldera: depresión causada por el hundimiento de la cámara magmática.Cámara magmática: una bolsa que se encuentra en el interior de La Tierra formada por minerales y rocas en estado líquido por consecuencia de las altísimas temperaturas y presiones.Cráter: boca de erupción del volcán.Cráter parásito: segundas salidas de lava.Magma: mezcla multifase de sólidos, líquidos y gas producidos por la fusión entre la base de la corteza terrestre y la parte superior del manto.Lava: magma que asciende alcanzando la superficie.Chimenea central: vía principal por la que el magma asciende.Fumarola: son emisiones de gases de las lavas en los cráteres.Solfataras: son emisiones de vapor de agua y ácido sulfhídrico.Mofetas: son fumarolas frías que desprenden dióxido de carbono.Géiseres: son pequeños volcanes de vapor de agua hirviendo.

La Erupción.

En una erupción violenta de un volcán la lava está muy cargada de vapor y de otros gases, como dióxido de carbono, hidrógeno, monóxido de carbono y dióxido de azufre, que se escapan de la masa de lava con explosiones violentas y ascienden formando una nube turbia. Estas nubes descargan, muchas veces, lluvias copiosas. Porciones grandes y pequeñas de lava son expelidas hacia el exterior, y forman una fuente ardiente de gotas y fragmentos clasificados como bombas, brasas o cenizas, según sus tamaños y formas. Estos objetos o partículas se precipitan sobre las laderas externas del cono o sobre el interior del cráter, de donde vuelven a ser expulsadas una y otra vez. También pueden aparecer relámpagos en las nubes, en especial si están muy cargadas de partículas de polvo.

El magma asciende por la chimenea y fluye convertido en lava sobre el borde del cráter, o rezuma, como una masa pastosa, a través de fisuras en la ladera del cono. Esto puede señalar lo que ha sido llamado “crisis” o punto crucial de la erupción; después de la expulsión final de materia fragmentada, el volcán puede volver al estado de latencia.

La enorme cantidad de energía liberada durante una erupción explosiva se puede evaluar en función de la altura hasta la que se proyectan las rocas y las cenizas. Hay informes que señalan que las cenizas del Krakatoa, en Indonesia, fueron arrastradas hasta una altura de 27 km cuando el volcán hizo erupción en 1883. Las nubes de vapor y polvo así producidas pueden tener efectos atmosféricos y climáticos duraderos.

Por ejemplo, los científicos han intentado asociar las nubes de polvo que circundaron el globo emitidas durante la explosión, en 1982, del volcán mexicano Chichón, relativamente pequeño, con los extensos daños causados por la perturbación de la corriente de El Niño en 1982 y 1983. Toda la cumbre de Papandayan, en Java, estalló durante la gran erupción de 1772, como hizo el monte Saint Helens en 1980. El cono del Vesubio ha sido alterado con frecuencia, y la explosión de Krakatoa destruyó la mayor parte de esta isla formada por el volcán.

Los volcanes elevados ejercen un efecto de “chimenea” que, junto con el calor y la fuerza de una erupción, resultan en la dispersión de gases en la atmósfera. Sin embargo, hay ocasiones en las cuales los gases pueden concentrarse, o ser liberados, en el suelo. Algunos volcanes liberan rápidamente gases durante los períodos de silencio entre las fases eruptivas mayores. Una investigación reciente ha demostrado que aun los volcanes con mínima evidencia de actividad pueden estar liberando dióxido de carbono y radón desde el magma profundo por difusión en el terreno y el flujo de esos gases podría elevarse rápidamente después de una erupción. Las muertes provocadas por los gases son raras comparadas con otras muertes relacionadas con los volcanes, aunque se debe admitir que los efectos de los gases sobre los humanos durante las erupciones no han sido bien documentados. Las emisiones volátiles principales son vapor de agua, dióxido de carbono (CO2), ácido sulfhídrico (H2S) y dióxido de sulfuro (SO2), seguidos de ácido clorhídrico (HCl), ácido fluorhídrico (HF), monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H), helio (He) y radón (Rn). Las emisiones volátiles inorgánicas, como mercurio, también pueden ser importantes

en ciertos volcanes (por ejemplo, en Kilauea, con el potencial de contaminación ambiental). Los materiales orgánicos volátiles (por ejemplo, hidrocarburos polinucleares aromáticos y halogenados) también pueden ser detectados en pequeñas cantidades en nubes eruptivas, particularmente si el calor de la erupción ha incinerado árboles y otros vegetales. En las nubes de las erupciones del Monte Santa Helena también se encontraron apreciables cantidades de sulfuro de carbonilo, disulfuro de carbono y dióxido de nitrógeno.

Observando la fotografía y en base a la información presentada sobre los volcanes podemos comentar que se trata un sistema abierto donde el volcán Popocatépetl libera gases con cierta temperatura que cuando entra en contacto con la atmosfera se tiene un intercambio de calor y se presentan formaciones de nubes por encima del cráter.

La composición de los gases volcánicos es importante porque contribuye de manera significativa a configurar los gases que forman la atmósfera de nuestro planeta.

Los análisis de muestras tomadas durante erupciones hawaianas indican que los gases son:

Aproximadamente 70% vapor de agua. Un 15% de dióxido de carbono. Un 5% de dióxido de azufre y cantidades menores de cloro, hidrógeno y argón. 5% de nitrógeno.

El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.

Los procesos de transformación de energía en los volcanes se presentan desde su interior donde el magma a temperaturas mayores de 1000°c fluyen a la superficie por medio de la chimenea central con la ayuda de la presión de los gases y al llegar al cráter se le conoce como lava fluyendo por las laderas o costado del volcán también teniendo intercambio de temperatura y dependiendo de su composición que por lo general el sílice su desplazamiento varia ya que se solidifica al entrar en contacto con el aire frio de la atmosfera.

Mediante lo que hemos visto sobre los volcanes, sus características y comportamiento podemos deducir que un volcán es un sistema abierto con un flujo estable ya que en este estado se presenta que la presión de la cámara magmática no varía con el tiempo en un punto dado indicando que cada unidad de masa retirada está siendo reemplaza por la misma cantidad que se adiciona al sistema.

Recuperado 26/02/13 de http://bibliotecadeinvestigaciones.wordpress.com/ciencias-de-la-tierra/los-volcanes/

Recuperado 27/02/13 de http://preparativosyrespuesta.cridlac.org/XML/spa/doc12842/doc12842-contenido.pdf

Recuperado 27/02/13 de http://www.astromia.com/tierraluna/volcanes.htm

Recuperado 28/02/13 de http://www.textoscientificos.com/fisica/termodinamica/primer-principio