Termodinamica

CONTENIDO

Página

INTRODUCCIÓN 3

1. OBJETIVOS 4

1.1 Objetivo General 4

1.2 Objetivos Específicos 4

2. CINCO SISTEMAS TERMODINÁMICOS EN EL HOGAR O EMPRESA EN DONDE TRABAJEN 5

CONCLUSIONES 12

BIBLIOGRAFÍA 13

INTRODUCCIÓN

La termodinámica puede definirse como el tema de la Física que estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y trabajo.

En el presente trabajo se desarrollan ejercicios planteados en el programa académico de termodinámica, para el cual se toman situaciones del diario vivir.

Se aplicaran algunas de las fórmulas para estudiar situaciones o casos del diario vivir en los cuales esta presente la Termodinámica y conocimientos adquiridos en la unidad 1 del módulo.

Los temas que se desarrollan tienen que ver con aplicar y desarrollar ejercicio de la ley cero de la termodinámica, calcular el trabajo de un sistema por medio de ejercicios y desarrollar la primera ley de la termodinámica.

1. OBJETIVOS

1.1 Objetivo General

Revisar los temas de la unidad 1 del módulo de Termodinámica y aplicar los conocimientos de estos a cálculos de nuestro entorno como forma de generar mayor aprendizaje.

1.2 Objetivos Específicos

• Identificar sistemas termodinámicos y los alrededores de este.

• Identificar si se trata de un sistema abierto, un sistema cerrado o un sistema aislado.

• Indicar el tipo de proceso al que se está sometiendo el sistema: isotérmico, isobárico, isocórico o adiabático.

• Calcular consumos energéticos en donde quede claro el procedimiento utilizado, paso por paso.

• Con base al tipo de proceso, se calcula el trabajo realizado sobre el sistema.

2. CINCO SISTEMAS TERMODINÁMICOS EN EL HOGAR O EMPRESA EN DONDE TRABAJEN

Para cada sistema termodinámico:

• Identificar el sistema termodinámico y los alrededores del sistema.

• Identificar si se trata de un sistema abierto, un sistema cerrado o un sistema aislado.

• Indicar el tipo de proceso al que se está sometiendo el sistema: isotérmico, isobárico, isocórico o adiabático. Del total, debe haber al menos uno de cada uno.

• Calcular consumos energéticos en donde quede claro el procedimiento utilizado, paso por paso.

• Con base al tipo de proceso, calcule el trabajo realizado sobre el sistema.

Sistema termodinámico 1:

Una olla Express:

Es un ejemplo cuyo entorno es todo aquello que está fuera de la olla. La frontera del sistema es el acero inoxidable que aísla el entorno con los elementos que se cocinan.

Su sistema como tal es: el producto a cocinar.

Es un sistema termodinámico cerrado, debido a que las paredes de la olla adquieren calor, y eso conlleva a una interacción con el entorno.

Es un sistema isócoro, porque la temperatura y la presión varían con respeto al tiempo.

Para el análisis energético, tomaremos un caso hipotético, de que:

“Se necesita saber qué tanto calor es necesario para llevar de 12 ºC a 180 ºC a 500 g de un alimento dentro de una olla Express en el que se cocina, sabiendo que la capacidad calorífica es de 6.1 J/g* ºC”

Aplicamos la ecuación:

Q= m* Cp* ∆T

Q= 500 g * 6.1 * (180-12)

Q= 512400 Joules

Ahora hallamos el trabajo realizado:

El trabajo es CERO porque no hay una variación de temperatura, entonces, observemos que:

W (en proceso isócoro) = ∫ P*dv, pero como el dv es cero, queda una expresión de multiplicación por cero, es decir:

W= 0

Sistema termodinámico 2:

Un termo:

Es un ejemplo cuyo entorno es todo aquello que está fuera del recipiente. La frontera del sistema es el acero inoxidable que aísla el entorno con los elementos que se almacenan dentro del termo.

Su sistema como tal es: el producto que está adentro, para mantenerle la temperatura inicial.

Es un sistema termodinámico aislado, debido a que las paredes aislantes de temperatura del termo no permiten la salida o fuga de calor, y eso conlleva a aislamiento total con el entorno, aunque como se menciona en el módulo, los sistemas aislados son complicados de mantener así con el paso del tiempo, no es un proceso 100% efectivo.

Es un sistema isotérmico, porque la temperatura se mantiene constante.

Para el análisis energético, es obvio, analizando la ecuación de transferencia de calor, que Q= 0, porque la temperatura es la misma.

“Tenemos 100 cm³ de agua en donde se necesita mantener la temperatura del agua que está a 80 ºC, calcule el calor necesario para mantener el sistema a la misma temperatura”

Calculamos la masa del agua:

D= m/v

1 gr/cm³ = m/ 100 cm³

m= 100 gramos

Aplicamos la ecuación:

Q= m* 4.18 * ∆T

Q= 500 g * 4.18 * (80-80)

Q= 500 g * 4.18 * (0)

Q= 0

Ahora hallamos el trabajo realizado:

El trabajo es CERO porque no hay una variación de temperatura, entonces, observemos que:

W (en proceso isotérmico) = ∫ P*dv, pero como el dv es cero, queda una expresión de multiplicación por cero, es decir:

W= 0

Sistema termodinámico 3:

Un sartén con aceite:

Es un ejemplo cuyo entorno es todo aquello que no forma parte del conjunto (recipiente y aceite). La frontera del sistema es el acero inoxidable del sartén que separa el entorno con el aceite.

Su sistema como tal es: el aceite que va a ser sometido a calor, para aumentar su temperatura.

Es un sistema termodinámico abierto, porque el calor que va adquirir el aceite

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