TERMODINAMICA OTRA VEZ LA MAQUINA UNIDAD 3

Describe las fuentes de menor y mayor temperatura que interviene en la máquina que construiste.

Un barco Pop-Pop tiene el motor a vapor más simple jamás inventado, el motor pop pop consta de dos piezas, un tubo hueco de metal en forma de serpentín cuyos extremos quedan dentro del agua y un quemador de alcohol o una vela de parafina. La llama hace hervir el agua que hay en el tubo de metal, hasta convertirla en vapor. La expansión del vapor empuja el agua hacia fuera del tubo en la parte posterior del barco, y el barco se mueve hacia adelante en respuesta al chorro de vapor. Después de la expansión, el vapor se enfría lo suficiente para crear un vacío parcial que rellena el tubo con agua, y el ciclo comienza de nuevo.

Describe la forma en que absorbe energía térmica.

Barquito pop popLos motores pop pop o motores impulsados por vapor de agua son la base de este curioso artiludio mecánico.

Las Lanchas Pop-Pop son propulsadas por el más simple motor marino jamás inventado. Aun cuando no tiene ninguna pieza móvil, éste motor a vapor realiza tres ciclos; estos ciclos: presión, reacción y convección. Son repetidos aproximadamente, de cuatro a diez veces por segundo.

Hay dos tipos de motores Pop-Pop. Uno es un cañito de cobre en forma de "u" pero espiralado en el medio, con ambos extremos prolongados hacia la parte posterior de la lancha. El otro, con el que vienen las lanchitas que ofrecemos, son dos cañitos conectados a una caldera, la cual posee un diafragma que va empujando con fuerza el agua de su interior, produciendo el típico y sonoro estallido Pop-Pop. La mayoría de las lanchas Pop-Pop, funcionan con pequeñas velas de cera o mecheritos de aceite.

Explica la forma de cuantificar la energía térmica absorbida.

Una máquina térmica es un dispositivo que transforma calor en trabajo mecánico, dicho dispositivo, opera entre dos depósitos a diferente temperatura, y el trabajo mecánico se obtiene si el calor se transfiere del depósito con mayor temperatura al depósito de menor temperatura.

De la segunda ley de la termodinámica, que sostiene que ninguna máquina térmica puede transformar en energía mecánica todo el calor que se transfiere en el proceso de operación, se deriva el concepto de eficiencia térmica (N), el cual se define como el cociente del trabajo obtenido y el calor que se le suministra, N = W/Q. Al respecto, Sadi Carnot mostró que el límite superior de calor que puede transformarse en trabajo depende de la diferencia de temperatura entre el depósito caliente y el depósito frío.

De manera que, la diferencia para una máquina térmica de Carnot, se calcula mediante la ecuación, N = 1 -(Tf / Tc), donde Tf y Tc son las temperaturas en grados kelvin de los depósitos a menor y mayor temperatura respectivamente, en los que opera la máquina.

Describe la forma de calcular el trabajo realizado por la máquina.

Supongamos "el organismo humano una máquina térmica'' cuya eficiencia es de 0.2 y opera a temperatura ambiente, (20 °C), como depósito de menor temperatura, Tf = 293 °K. De la ecuación de eficiencia térmica para una máquina de Carnot, se obtiene Tc que corresponde al depósito de mayor temperatura, es decir,

N = 1 -(Tf / Tc), Tc = -Tf / (N - 1),

Por lo tanto

Tc = -293 °K / (0.2-1) = -293 °K / -0.8 = 366 °K.

Esto implica que el organismo humano no puede ser este depósito, ya que tendría que ser una caldera "muy ardiente'' a 93 °C = 366 °K, y sabemos que su temperatura normal es de 37 °C. Por lo que se descarta la hipótesis de que sea máquina térmica.

Explica el procedimiento para cuantificar la energía térmica que no se usa para realizar trabajo.

Debemos de tener en cuenta que es un sistema que realiza un proceso cíclico, esto quiere decir que las energías de entrada y salida sin idénticas, pero debemos saber que la cantidad de energía que no se utiliza para realizar trabajo la podemos obtener del rendimiento.

Esta de manera indirecta nos da la cantidad de trabajo que no se usa como en la siguiente formula:

E=W/Q₁= (Q₁-Q₂) / Q₁=1-(Q₂/Q₁)

La teoría de Kelvin-Planck, que nos dice que no es posible que una maquina térmica tenga una eficiencia del 100%, por la tanto la energía térmica no usada sería la diferencia entre la unidad y la eficiencia.

Describe el procedimiento para calcular la energía interna de tu máquina

El procedimiento para calcular la energía interna de la maquina es en base a la primera ley de la Termodinámica que nos dice que:

ΔU= Q-W.

Conclusión:

Vimos que nuestra máquina térmica no convierte todo el calor que entra en trabajo, sino que una parte se almacena y no sale como trabajo, de ahí el término de eficiencia; esta se mide según la conversión de calor a trabajo que hace la máquina; entre más calor se convierta en trabajo mayor eficiencia. Y también concluimos que el calor sólo puede transportarse de una parte caliente a una menos caliente, nunca se transportará el calor a una parte más caliente.