sábado, 12 de marzo de 2011

Primera Ley de la Termodinámica

   Esta ley, establece que, durante cualquier ciclo que siga un sistema, la integral cíclica del calor es proporcional a la integral cíclica del trabajo. Dentro del ciclo de Termodinámico que comprende la primera Ley, se tiene un sistema que esta compuesto normalmente por varios componentes.
   Al hablar de sistema se tienen que conocer el significado de cada componente:
  • Bomba, artefacto para mover fluidos no comprimibles, como líquidos y aceites.
  • Caldera, es un recipiente que sirve para calentar agua. En los sistemas de calefacción, la caldera es el artefacto en el que se calienta agua, por medio de un combustible, que luego se distribuirá por los emisores mediante una red de tuberías.
  • Condensador es un intercambiador de calor entre fluidos, de modo que mientras uno de ellos se enfría, pasando de estado gaseoso a estado líquido, el otro se calienta. Se fabrican en tamaños y disposiciones diversas para ser empleados en numerosos procesos térmicos.
  • Turbina, es un dispositivo en el que el fluido (un gas o un líquido) realiza trabajo sobre un álabe unido a un eje rotatorio. Como resultado, el dispositivo produce trabajo en eje que puede utilizarse para algún propósito.
   también debe conocerse ciertos conceptos que están ligados dentro del ciclo para poder manejarlo en la practica de buena forma:
  1. Calor, se define como la forma de energía que, a una temperatura dada, se transfiere a través de los limites de un sistema a otro sistema (o a su entrono) que está a una menor temperatura y que sucede en virtud de la diferencia de temperatura entre los dos sistemas. Es decir, se transfiere calor del sistema a la temperatura más alta al sistema a la temperatura mas baja en virtud de la diferencia de temperatura entre los dos sistemas.
  2. Ciclo, es la menor distancia a partir de la cual una onda se repite. El ciclo viene dado por la longitud de onda, que es el parámetro físico que indica el tamaño de una onda, precisamente, la distancia que hay entre el principio y el final de una onda. 
  3. Ciclo termodinámico, es cualquier serie de procesos termodinámicos tales que, al transcurso de todos ellos, el sistema regrese a su estado inicial; es decir, que la variación de las magnitudes termodinámicas propias del sistema sea nula.
  4. Potencia, es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.
  5. Presión, se define como la fuerza normal por unidad de área que actúa sobre la frontera del sistema. Es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie.
  6. Sistema, se define como un conjunto de materia, que está limitado por una superficie, que le pone el observador, real o imaginaria.
  7. Sistema abierto, es cuando existe un intercambio de masa y de energía con los alrededores; es por ejemplo, un coche. Le colocamos combustible y él desprende diferentes gases y calor. 
  8. Sistema cerrado, es cuando no existe un intercambio de masa con el medio circundante, sólo se puede dar un intercambio de energía; un reloj de cuerda, no introducimos ni sacamos materia de él. Solo precisa un aporte de energía que emplea para medir el tiempo, sea este un sistema físico (o químico) no interacciona con otros agentes físicos situados fuera de él y por tanto no está conectado "causalmente" ni correlacionalmente con nada externo a él.
  9. Sistema simple, es aquel en el que para modificar su estado intrínseco sólo es relevante un único modo de trabajo cuasiestático.
  10. Termodinámica, este término proviene de las palabras griegas therme (calor) y dynamis (fuerza), lo cual corresponde a lo más descriptivo de los primeros esfuerzos por convertir el calor en energía. También se dice, que es una rama de la Física y de la Química, que rigen los principios básicos del comportamiento físico y químico de a materia con respecto a la energía. 
  11. Trabajo, en el caso de un sistema termodinámico, el trabajo no es necesariamente de naturaleza puramente mecánica, ya que la energía intercambiada en las interacciones puede ser mecánica, eléctrica, magnética, química, etc. ..., por lo que no siempre podrá expresarse en la forma de trabajo mecánico.
   No solo saber teoría, permitirá manejar un ciclo termodinámico, existen formulas las cuales nos permiten establecer que pasa en un sistema. Así como también, permite expresar los resultados en forma numérica, es entonces, que la primera Ley se expresa: 
Q - W + \sum_{in} m_{in} (h + \frac1 2 V^{2} + gz)_{in}-\sum_{out} m_{out} (h + \frac1 2 V^{2} + gz)_{out} = 0

   Se dejara propuesto un ejercicio el cual espero elaboren consulten libros de termodinámica de presentarse algún problema o alguna duda, o la próxima clase:

Ejercicio. En un sistema termodinámico, ¿Calcular la condición de calor de las sustancias que salen de la caldera, sabiendo que las sustancia que entra a la bomba lo hace con una presión de (2 lbf/pulga2), originando un trabajo de (200 Btu/lbm), conociendo que la presión enla caldera es de (400 lbf/pulg2), y que el vapor que sale de ella es saturado y seco. Fijarse en el dibujo del ciclo de vapor para ver como se expresa el sistema gráficamente.

Reflexión. Dentro de la termodinámica existen componentes que siempre están presentes en la vida diaria y no solo a nivel industrial es de suma importancia conocer así sea a groso modo los mecanismos termodinámicos, su funcion, su tipo de trabajo, como son y que labor cumplen, como productor de servicio, entre otros, inmerso en nuestra carrera esta verla desde el punto de vista industrial en cuanto a los procesos y sus componentes, para saber el manejo de dichos sistemas. Pero en el área educativa mas que enseñar y dar a conocer esta teoría, se debe llevar a la practica diaria, al poner una bomba de agua en la institución o arreglar la ya existente los estudiantes podrán vivir la experiencia y no solo conocerla por libros o solo ejercicios prácticos.
   En lo que respecta a la materia como tal, la didáctica a la mecánica ayuda a ampliar el conocimiento y desenvolvimiento en el ámbito educativo, así como también, ayuda en la practica de la elaboración de programaciones, tal como se usaran en la vida profesional, dentro de las instituciones onde futuramente se laborara.

1 comentario:

  1. Para Angel de Luisanna, con respecto a la Co - Evaluación creo se merece los 5 ptos, respectivos debido a que ha cumplido con las asignaciones y a intervenido en cada clases.

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