PREGUNTAS PARA ANALISIS. 1-UNA OLLA OLL A ESTA LLENA A LA MITAD MITAD CON C ON AGUA Y SE TAPA CON UN SELLO HERMETICO QUE NO PERMITE EL ESCAPE DE VAPOR. LA OLLA SE CALIENTA EN UNA ESTUFA, FORMANDOSE VAPOR DE AGUA DENTRO DE ELLA. LA ESTUFA SE APAGA Y EL VAPOR SE CONDENSA. ¿ESTE CICLO ES REVERSIBLE O IRREVERSIBLE? ¿POR QUE? Es irreversible ya que no podemos realizar un proceso al revés, porque ya hemos aplicado calor.
2-CI 2-CITE TE DOS DOS EJEMP JEMPLO LOS S DE PR PROC OCES ESO OS RE REVE VERS RSIB IBL LES Y DOS DOS DE PROCES PROCESOS OS IRREV IRREVERS ERSIBL IBLES ES EN SISTEM SISTEMAS AS PURAME PURAMENTE NTE MECANI MECANICOS COS,, COMO BLOQUES QUE SE DESLIZAN POR PLANOS, RESORTES, POLEAS Y CUER CU ERDA DAS. S. EPL EPLIQ IQUE UE QUE QUE HA HACE CE A CA CADA DA PR PROC OCES ESO O RE REVE VERS RSIB IBLE LE O IRREVERSIBLE. Procesos irreversibles: Al deslizar un libro sobre una mesa se concierte la energía cinética en energía mecánica. El proceso en el cual se derrite el hielo es irreversible, si lo colocamos en una caa metálica metálica caliente el calor !luye !luye de la caa al hielo y al agua" nunca al revés. Procesos reversibles:
En la caa caa metáli metálica ca se puede puede derret derretir ir el hielo hielo pero pero si aumen aumentam tamos os o reducim reducimos os in!inite in!initesima simalmen lmente te la tempera temperatura tura de la caa, podemos podemos hacer hacer que el calor !luya de la caa hacia el hielo derritiendo este, o hacia la caa desde el agua volviendo a congelar ésta. #ualq #ualquie uierr cambi cambio o de estad estado o que que se prese presente nte podr podría ía ser irreve irrevers rsibl ible e modi!icando inicialmente las condiciones iniciales" el !luo de calor entre dos cuer cuerpos pos cuya cuyas s temper temperat atura uras s di!ier di!ieren en solo solo in!in in!inite itesim simalm alment ente e puede pueden n revertirse haciendo un cambio muy peque$o en la temperatura.
!- ¿QUE PROCESOS IRREVERSIBLES SE EFECTUAN EN UN MOTOR DE Estrangulaci%n, &ricci%n, &ricci%n, GASO GASOLI LINA NA? ? ¿POR ¿POR QUE QUE SON SON IRRE IRREVE VERS RSIB IBLE LES? S? Estrangulaci%n, Pérdid Pérdidas as de calor calor por por condu conducc cci%n i%n.. Por que que ocurr ocurren en en una una sola sola direc direcci% ci%n n y además no permiten alcanzar el aprovechamiento má'imo de combustible.
"-SUPONGA QUE TRATA DE ENFRIAR SU COCINA DEJANDO ABIERTA LA PUERTA PUERTA DEL REFRIGERADOR. ¿QUE SUCEDE? ¿POR QUE? ¿EL RESULTADO SERIA EL MISMO SI SE DEJARA ABIERTA UNA HIELERA LLENA DE HIELO? EPLIQUE LAS DIFERENCIAS SI LAS HAY. El re!rigerador
e'trae calor del interior y lo cede a la parte e'terior" si se abre la puerta del re!rigerador, el calor e'traído de la cocina se devuelve ampliamente a esta y por ende en lugar de en!riarla se la calentará.
#- UN CONGRESISTA DE ESTADOS UNIDOS SUGIRIO UN PLAN PARA GENERAR ENERGIA. SE ROMPEN MOLECULAS DE AGUA $H2%& PARA PRODUCIR HIDROGENO Y OIGENO. EL HIDROGENO SE QUEMA $SE COMBINA CON OIGENO& PARA LIBERAR ENERGIA. EL UNICO PRODUCTO DE ESTA COMBUSTION ES AGUA, ASI QUE NO HAY CONTAMINACION. A LA LUZ DE LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA, ¿QUE PIENSA USTED DE ESTE PLAN? El plan no podría realizarse como el congresista lo propone, porque si bien es cierto una molécula de agua si se puede romper para producir hidr%geno y o'igeno usando cierta energía, el proceso inverso requeriría la misma energía por lo cual el plan no tendría sentido. (i se logra crear este proceso de !orma arti!icial, entonces no s%lo se conseguiría una !uente inagotable de energía renovable, sino que se resolverían todos los problemas. )a que se estaría liberando o'ígeno, se consumiría di%'ido de carbono, y el hidr%geno liberado también podría utilizarse como combustible.
'- CONVERTIR ENERGIA MECANICA TOTALMENTE EN CALOR, ¿VIOLA LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA? ¿Y CONVERTIR CALOR TOTALMENTE EN TRABAJO? EPLIQUE SUS RESPUESTAS. *o viola la segunda ley solo limita la disponibilidad de la energía y las !ormas en que puede usarse y convertirse. Es imposible construir una maquina térmica que convierta calor totalmente en trabao, es decir, una maquina con e!iciencia termina del +-.
(- IMAGINE UN FILTRO DE AIRE ESPECIAL COLOCADO EN LA VENTANA DE UNA CASA. LOS DIMINUTOS ORIFICIOS EN EL FILTRO SOLO PERMITEN LA SALIDA DE MOLECULAS DE AIRE CUYA RAPIDEZ SEA MAYOR DE CIERTO VALOR, Y SOLO PERMITE LA ENTRADA DE MOLECULAS CUYA RAPIDEZ SEA MENOR QUE ESE VALOR. EPLIQUE POR QUE ESTE FILTRO ENFRIARIA LA CASA Y POR QUE LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA IMPOSIBILITA LA CONSTRUCCION DE SEMEJANTE FILTRO. Permite el en!riamiento porque !unciona como un re!rigerador, absorbiendo una temperatura caliente del e'terior y la en!ría para que entre en en una casa. a construcci%n de uno de estos !iltros sería muy complicada porque sería un proceso intermedio y estos casi no se pueden dar.
)- EL EJE DE UN MOTOR ELECTRICO ESTA ACOPLADO AL DE UN GENERADOR ELECTRICO. EL MOTOR IMPULSA AL GENERADOR, Y UNA
PARTE DE LA CORRIENTE DE ESTE OPERA EL MOTOR. EL RESTO DE LA CORRIENTE SE USA PARA ILUMINAR UNA CASA. ¿QUE DEFECTO TIENE ESTE ESQUEMA? Por el hecho de que la corriente sea menor la iluminaci%n no va hacer igual que al cundo la corriente este a su má'ima capacidad.
*- SI UN TRAPO MOJADO SE CUELGA EN EL DESIERTO, DONDE HAY HAY VIENTO CALIENTE, SE ENFRIA POR EVAPORACION A UNA TEMPERATURA HASTA 2%C+ MENOR QUE LA DEL AIRE. ANALICE ESTO A LA LUZ DE LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA. &luye el calor del interior !río porque esta moado el trapo, al e'terior cálido. a segunda ley de la termodinámica dice que no puede haber un !luo espontáneo de calor de un cuerpo !río a uno caliente.
1%- COMPARE EL DIAGRAMA V PARA EL CICLO OTTO EN LA FIG. 2%.' CON EL DIAGRAMA PARA LA MAQUINA TERMICA DE CARNOT DE LA FIG. 2%.1!. EPLIQUE ALGUNAS DIFERENCIAS IMPORTANTES IMPORTANTES ENTRE LOS DOS CICLOS. #iclo /tto.0 1n modelo idealizado de los procesos termodinámicos de un motor a gasolina adiabáticamente. Este gas sale del motor pero, dado que entra una cantidad de aire y gasolina equivalente, podemos considerar que el proceso es cíclico. #iclo de #arnot.0 #onsiste en dos procesos isotérmicos y dos adiabáticos, todos reversibles.
11- SI NINGUNA MAQUINA REAL PUEDE SER TAN EFICIENTE COMO UNA MAQUINA DE CARNOT QUE OPERA ENTRE LAS MISMAS TEMPERATURAS, ¿QUE CASO TIENE DEDUCIR Y USAR LA ECUACION 2%.1"? Para conocer la dependencia de la e!iciencia en la máquina de #arnot, que está s%lo dada por la di!erencia di!erencia de temperaturas temperaturas de las !uentes 23 23 y 2#, si la di!erencia es grande grande la e!icienc e!iciencia ia será mayor, mayor, y será muy peque$a peque$a cuando las temperatu temperaturas ras son casi iguales" además para tener un modelo con el cual idealizar el trabao de una máquina térmica.
12- LA EFICIENCIA DE LAS MAQUINAS TERMICAS SE ELEVA CUANDO LA DIFERENCIA DE TEMPERATURA TEMPERATURA ENTRE LOS DEPOSITOS CALIENTE Y FRIO ES GRANDE. POR OTRO LADO, LOS REFRIGERADORES FUNCIONAN MEJOR CUANDO LA DIFERENCIA DE TEMPERATURA TEMPERATURA ES PEQUEA. CONSIDERANDO EL CICLO MECANICO DEL REFRIGERADOR DE LA FIG. 2%.*, EPLIQUE EN TERMINOS FISICOS POR QUE REQUIERE MENOS TRABAJO PARA ETRAER CALOR DE LA SUSTANCIA DE TRABAJO SI LOS DOS DEPOSITOS $EL INTERIOR DEL REFRIGERADOR Y EL AIRE ETERIOR& ESTAN CASI A LA MISMA TEMPERATURA, QUE SI EL AIRE ETERIOR ESTA MUCHO MAS CALIENTE QUE EL INTERIOR DEL REFRIGERADOR. (i el aire !uera del re!rigerador está caliente, el sistema tendrá que realizar más trabao para depositarle calor, si el aire !uera tiene una temperatura semeante a la que hay
dentro en sistema podrá tomar el calor de la sustancia dentro y depositarlo en un aire !rio.
1!- ¿QUE EFICIENCIA TENDRA UNA MAQUINA DE CARNOT QUE OPERA CON THTC? ¿Y SI TCO/ Y TH FUERA CUALQUIER TEMPERATURA MAYOR QUE O/? INTERPRETE SUS RESPUESTAS. e 4 523 0 2#6723 e 4 7 23 (i 23 4 2# no e'istiría una e!iciencia y tampoco un ciclo carnot porque este opera entre dos !uentes de calor a temperaturas distintas y su e!iciencia depende 8nicamente de estas temperaturas. (i 2c 2c 4 la e!iciencia seria de + o sea del +-
1"- LAS MAQUINAS TERMICAS REALES, COMO EL MOTOR DE GASOLINA DE UN AUTO, SIEMPRE TIENEN FRICCION ENTRE SUS PIEZAS MOVILES AUNQUE LOS LUBRICANTES LA REDUCEN AL MINIMO. ¿UNA MAQUINA TERMICA CON PIEZAS TOTALMENTE TOTALMENTE SIN FRICCION SERIA 1%%0 EFICIENTE? ¿POR QUE? ¿LA RESPUESTA DEPENDE DE SI LA MAQUINA REALIZA UN CICLO DE CARNOT O NO? ¿POR QUE? *o podría ser una máquina + - e!iciente, aquella que !uncione sin lubricaci%n, esa máquina no podría !uncionar, se da$aría inmediatamente, porque al no e'istir un líquido lubricante en la máquina, esta se recalienta por la alta !ricci%n entre sus piezas y se !undiría, independientemente de si es una máquina con el ciclo de oto o cualquier otro.
1#- ¿UN REFRIGERADOR LLENO DE ALIMENTOS CON UNA TEMPERATURA TEMPERATURA AMBIENTE DE 2%+C CONSUME MAS POTENCIA SI LA TEMPERATURA TEMPERATURA ES DE 1#+C? ¿O EL CONSUMO ES EL MISMO? EPLIQUE SU RAZONAMIENTO. #onsume lo mismo porque en un re!rigerador para que se cumpla el Principio de #arnot no debe e'istir trans!erencia de calor.
1'- EN EL EJEMPLO 2%.", UN REFRIGERADOR DE CARNOT REQUIERE UN TRABAJO DE ENTRADA DE SOLO 2!% J PARA ETRAER !"' J DE CALOR DEL DEPOSITO FRIO. ¿ESTA DISCREPANCIA IMPLICA UNA VIOLACION DE LA LEY DE LA CONSERVACION DE LA ENERGIA? EPLIQUE POR QUE. El ciclo contiene procesos irreversible como re!rigerador, estas ecuaciones no son válidas se requieren cálculos más detallados.
1(- EPLIQUE POR QUE CADA UNO DE LOS SIGUIENTES PROCESOS ES UN EJEMPLO DE DESORDEN O ALEATORIEDAD ALEATORIEDAD CRECIENTE LA MEZCLA DE AGUA CALIENTE Y FRIA EPANSION EPANSION LIBRE DE UN GAS, FLUJO IRREVERSIBLE DE CALOR PRODUCCION DE CALOR POR FRICCION MECANICA. ¿HAY ¿HAY AUMENTOS DE ENTROPIA EN TODOS ELLOS? ¿POR
QUE? (i son eemplo de desorden de aleatoriedad debido a que cuando se trans!iere calor no se trans!iere en !ormad de ordenada de moléculas además es irreversible el proceso. 2ambién e'iste aumento de entropía debido a que la cantidad de energía que no produce trabao no se puede recuperar debido a que estos procesos son irreversibles.
1)- LA EPANSION LIBRE DE UN GAS ES UN PROCESO ADIABATICO, POR LO QUE NO HAY TRANSFERENCIA DE CALOR. NO SE REALIZA TRABAJO, DE MANERA QUE LA ENERGIA INTERNA NO CAMBIA. POR LO TANTO, Q3T% SIN EMBARGO, EL DESORDEN DEL SISTEMA Y, POR CONS CONSIG IGUI UIEN ENTE TE,, LA EN ENTR TROP OPIA IA SE INCR INCREM EMEN ENT TAN DE DESP SPUE UES S DE LA EP EPAN ANSI SION ON.. ¿POR ¿POR QUE QUE LA EC ECUA UACI CION ON 2%.1 2%.1* * NO SE AP APLI LICA CA A EST ESTA SITUACION? *o se puede aplicar esta ecuaci%n por que no e'iste un cambio de entropía ya que la !ormula es igual a 9(4(0(+ ya que no e'iste trabao ni cambio de temperatura v(4 entonces no podemos resolver por esta !%rmula.
1*- ¿LA TIERRA Y EL SOL ESTAN EN EQUILIBRIO TERMICO? ¿HAY CAMBIOS DE ENTROPIA ASOCIADOS A LA TRANSMISION DE ENERGIA DEL SOL A LA TIERRA? TIERRA? ¿LA RADIACION ES DIFERENTE DE OTROS MODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR CON RESPECTO A LOS CAMBIOS DE ENTROPIA? EPLIQUE SU RAZONAMIENTO. *o, la tierra no se encuentra en equilibrio térmico con el sol, ya que si lo estuviera no se producirían más !luos de energía en direcci%n a la tierra.
2%- ANALICE LOS CAMBIOS DE ENTROPIA IMPLICADOS EN LA PREPARACION PREPARACION Y EL CONSUMO DE UN HOT FUDGE SUNDAE $HELADO BAADO CON JARABE DE CHOCOLATE CHOCOLATE CALIENTE&. a entropía puede crearse mas no destruirse, es por eso que si a un helado le agregamos chocolate caliente el chocolate se en!ría y por lo tanto se condensa.
2121- SI PR PROY OYEC ECT TAMOS AMOS UN UNA A PELI PELICU CULA LA EN RE REVE VERS RSA, A, ES COMO COMO SI SE INVI INVIRT RTIE IERA RA LA DIRE DIRECC CCIO ION N DE DEL L TIEM TIEMPO PO.. EN EST ESTA PR PROY OYEC ECCI CION ON,, ¿VER ¿VERIIAMO AMOS PR PRO OCE CESO SOS S QUE QUE VIOL VIOLAN AN LA CONS CONSER ERV VAC ACIO ION N DE LA ENERGIA? ¿LA CONSERVACION DEL MOMENTO LINEAL? ¿Y LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA? EN CADA CASO, SI HAY PROCESOS QUE VIOLAN UNA LEY , DE EJEMPLOS. En cada caso, si una ley es violada en un proceso que puede ocurrir, de algunos eemplos. 0Al rodar una cinta de video en sentido contrario no estaríamos quitándole energía al sistema, ya que solo estamos cambiando de sentido , por lo tanto no se esta violando a la ley de la conservaci%n de la energía, si hablamos de la conservaci%n de el momento lineal, se puede decir que seria a!ectado si act8an !uerzas e'ternas en el sistema, considerando que no haya !uerzas e'ternas en todo el sistema se
podría decir que el momento lineal se conserva" seg8n la ley de la termodinámica no hay ninguna !orma de que esta sea violada al rodar el !ilme en direccion contraria.
22- ALGUNOS CRITICOS DE LA EVOLUCION BIOLOGICA ASEGURAN QUE ESTA VIOLA LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA, PUES IMPLICA ORGANISMOS SIMPLES QUE DAN ORIGEN A OTROS MAS COMPLEJOS Y ORDENADOS. EPLIQUE POR QUE ESTE NO ES UN ARGUMENTO VALIDO CONTRA CONTRA LA EVOLUCION. EVOLUCION. a (egunda ey de la 2ermodinámica permite que parte partes s de un siste sistema ma dismin disminuy uyan an en la entr entropí opía a mient mientras ras que que otras otras parte partes s e'perimenten un incremento compensatorio de manera que la entropía general del sistema sea el cual nunca disminuya. Así, nuestro planeta como un todo puede aumen aumentar tar más compl compleo eo porq porque ue el sol viert vierte e calor calor y los los organ organism ismos os simple simples s dismin disminuir uir su entrop entropía ía a otros otros más orde ordena nados dos pudie pudiend ndo o evolu evolucio ciona narr hacia hacia la compleidad además que consumiendo otras !ormas de vida incrementamos la universal.
2!- AL CRECER, UNA PLANTA CREA UNA ESTRUCTURA MUY COMPLEJA Y ORGANIZADA A PARTIR DE MATERIALES SIMPLES , COMO AIRE, AGUA Y MINERALES. ¿VIOLA ESTO LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA? EPLIQUE POR QUE. ¿CUAL ES LA FUENTE DE ENERGIA FINAL DE LA PLANTA? PLANTA? EPLIQUE SU RAZONAMIENTO. *o, ya que la segunda ley de la termodinámica describe la direccionalidad de los procesos naturales, es decir e'plica todo lo ocurrido en la naturaleza, no la contradice ya que este proceso si ocurre. a !uente de energía !inal de la planta es el suelo ya que contiene los minerales necesarios para conservar a la planta, una vez sacada la planta de la tierra el aire es indispensable para que la planta no se pudra.