Ley de Boyle (3 de 3)

Ley de Boyle (2-3)

Ley de Boyle (parte 1 de 3)

Agunas veces hemos escucuchado que los buzos no deben contener la respiración al ascender, pero no nos detenemos para reflexionar y responder ¿porque deben hacer esto?

la explicacion parte del fenómeno que indica que el aire disminuye su volumen al aumentar la presión ejercida sobre él, equivalentemente, el volumen del aire aumenta, al disminuir la presión en él.

Si encerráramos aire o cualquier gas en un cilindroprovisto de un pistón móvil.Al hacer descender el pistón hasta la mitad de su volumen, se observaría que es necesario duplicar la presión.

Si disminuimos el volumen del gas hasta un tercio de su valor original, la presión se debe triplicar, de igual forma, si el volumen del cilindrolo duplicamos, la presión en el gas disminuirá a la mitad. De todo esto, concluimos que el producto del volumen del gas por su presión, permanece constante.

A esta relación sele conoce como ley de Boyle.

Aplicación de la Termodinamica (Turbinas de Vapor)

Principios generales de termodinámica

La Termodinámica es el estudio de las transformaciones de la energía. A la cantidad de materia bajo consideración se le llama sistema , y a todo lo demás se hace referencia con el término medio circundante. En un sistema cerrado no hay intercambio de matera entre el sistema y el medio circundante; en un sistema abierto si existe tal intercambio, cualquier cambio que pueda sufrir el sistema se conoce con el nombre de proceso. Cualquier proceso o serie de procesos en los cuales el sistema retorne a su condición o estado original se llama ciclo.

Propiedades térmicas de los cuerpos

El calor es la energía que se transmite de una masa a otra a causa de la existencia de una diferencia de temperatura entre las dos masas. Siempre que una fuerza de cualquier clase actúa a través de una cierta distancia, se efectúa un trabajo como el calor, el trabajo es también energía que de transmite. Debe diferenciarse el trabajo de la capacidad de una cantidad de energía para efectuar trabajo

Leyes de la termodinámica

Ley cero de la termodinámica

A este principio se le llama "equilibrio térmico". Si dos sistemas A y B están a la misma temperatura, y B está a la misma tem peratura que un tercer sistema C, entonces A y C están a la misma temperatura. Este concepto fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado hasta después de haberse enunciado lasotras tres leyes. De ahí que recibe la posición 0..

Primera ley de la termodinámica

También conocido como principio de la conservación de la energía, la Primera ley de la termodinámica establece que si se realiza trabajo sobre un sistema, la energía interna del sistema variará. La diferencia entre la energía interna del sistema y la cantidad de energía es denominada calor. Fue propuesto por Antoine Lavoisier.

En otras palabras: La energía no se crea ni se destruye solo se transforma.

(Conservación de la energía). La primera ley puede escribirse, por tanto en la forma .

Segunda ley de la termodinámica

Esta ley indica las limitaciones existentes en las transformaciones energéticas.

En un sistema aislado, es decir, que no intercambia materia ni energía con su entorno, la entropía (desorden en un sistema) siempre habrá aumentado (nunca disminuido, como mucho se mantiene) desde que ésta se mide por primera vez hasta otra segunda vez en un momento distinto. En otras p alabras: El flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde una temperatura más alta a una más baja. Existen numerosos enunciados, destacándose también el de Carnot y el de Clausius.

Procesos reversibles e irreversibles

Un proceso reversible es aquel en el cual tanto el sistema como el medio circundante pueden retornar a sus estados originales. Esto no es posible después de haber tenido lugar un proceso irreversible. Ningún proceso en el que intervenga el rozamiento o un potencial desequi librado puede ser reversible. Ninguna pérdida de la disposición para efectuar trabajo es sufrida a causa de un proceso reversible, pero siempre la habrá a causa de un proceso irreversible. Todos los procesos reales son irreversibles. Cualquier serie de pro cesos reversibles que comience y termine con el sistema en el mismo estado se llama ciclo reversible.

Procesos de flujo estacionario

En flujo estacionario, las condiciones que prevalecen en cualquier punto de un aparato a través del cual está circulando un fluido no cambian progresivamente con el tiempo. Los procesos de flujo estacionario que comprenden solamente efectos mecánicos son equivalentes a procesos semejantes sin flujo, desarrollados entre dos diafragmas o pistones sin peso y sin rozamiento que se mueven a presión constante con el sistema como un todo en movimiento . Bajo estas circunstancias el trabajo total efectuado por o sobre la cantidad unitaria de fluido está integrado por el realizado sobre los dos diafragmas, 2 2 1 1 p v - p v , y sobre todo el resto de los medios circundantes

ò - + 2 2 1 1 pdv p v p v Diferenciando, pdv - d(pv) = -vdp . El trabajo de flujo neto útil efectuado sobre el medio es - òvdp . A este se le llama frecuentemente trabajo en el árbol. El trabajo neto útil o trabajo en el árbol difiere del trabajo total en 2 2 1 1 p v - p v .

Mapa Conceptual Termodinamica

Inicindo con la aplicacion de modelos

1.    Una máquina térmica absorbe 360J de calor y realiza un trabajo de 25J en cada ciclo. Encuentre: a) la eficiencia de la máquina y b ) el calor liberado en cada ciclo.

DATOS	SOLUCIÓN
Q2 = 360 J W = 25 J	A)   EFICIENCIA e = W/Q2 = 25J/360J e=  0.06944444 = 6.94% B)   EL CALOR LIBERADO QLIB= Q2-W =360-25 = 335J

2.    Una máquina realiza 220 J de trabajo en cada ciclo y tiene una eficiencia de 30% para cada ciclo de operación, a) ¿Cuánto calor se absorbe? Y b)¿Cuánto calor se libera?

DATOS	SOLUCIÓN
Q1 = Calor cedido Q2 = calor absorbido W = 200 J	A)   Calor absorbido n = W/Q2 = 30% = 0.3 entonces: Q2 =  200J/0.3  = 666.67 J B)   Calor liberado Q1 = 666.67 J- 200J = 466.67 J

3.    Un refrigerador tiene un coeficiente de operación igual a 5. Si el refrigerador absorbe 120 J de calor de una fuente fría en cada ciclo, encuentre: a)el trabajo hecho en cada ciclo y b) el calor liberado hacia la fuente caliente.

DATOS	SOLUCIÓN
COPERACION = 5 Q1 = 120 J	COPERACION = (Q2/W) = (W + Q1 / W 5 = W + 120 / W ENTONCES A)   TRABAJO POR CICLO W = 30 J B)   CALOR LIBERADO Q2 = W + Q1 = 30 + 120 = 150 J

Maquinas Termicas Actividad 5 unidad 2

Introducción

Uno de los problemas de la ingeniería es la transformación de unas fuentes de energía en otras que sean mas fácilmente aprovechadas por el hombre.

Una máquina es el conjunto de mecanismos combinados que tienen como misión convertir o transformar una forma de energía con unas condiciones concretas en otra, o en la misma pero con otras condiciones.

(Q → W)

Esto indica que el calor se convierta en energía

Clasificación de las máquinas térmicas

Las maquinas de fluido son un conjunto de elementos mecánicos que tienen como función el intercambio de Energía mecánica a o desde energía térmica o hidráulica de un fluido.

Máquina térmica es aquella que convierte energía térmica en mecánica y viceversa.

Una primera clasificación de estas seria en función del sentido de la transformación:

Motores térmicos. Los motores térmicos son aquellas maquinas en las que la forma de energía que se emplea es la térmica, para obtener energía mecánica.

Generadores térmicos o compresores. Por el contrario, los generadores térmicos son aquellas maquinas que desde la energía mecánica, se transforma en energía térmica. Los generadores térmicos también reciben el nombre de compresores.

Otra clasificación de las maquinas térmicas es atendiendo a la construcción:

Máquinas rotativas: tienen como principal características que los elementos móviles de las mismas giran.

Máquinas alternativas o de émbolo: se ha de hacer una conversión del movimiento lineal que describen los émbolos en los cilindros a rotativo por mecanismos de biela manivela.

Las maquinas a reacción se basan en la expansión de gases que desplazan gran cantidad de volumen de aire y gases procedentes de la combustión.

Otra forma de diferenciar las maquinas es por la continuidad del fluido:

●Máquinas de desplazamiento positivo o volumétricas: son aquellas en las que el fluido está confinado en un espacio concreto en las operaciones de compresión y o expansión.

●Máquinas de flujo continuo: el fluido se comprime y se expande en su paso sin quedar atrapado.

Una cuarta clasificación que se puede hacer es atendiendo a donde ocurre la combustión:

●Máquinas de combustión externa: son aquellas que “queman” el combustible fuera de la propia maquina, en unas calderas.

●Máquinas de combustión interna: son aquellas en las que el combustible se emplea dentro de la propia maquina, en las cámaras de combustión.

Mapa conceptual Termodinámica