SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA.
Esta ley de la física expresa que "La cantidad de entropía (magnitud que mide la parte de la energía que no se puede utilizar para producir un trabajo) de cualquier sistema aislado termodinámicamente tiende a incrementarse con el tiempo".
La segunda ley de la termodinámica establece cuales procesos de la naturaleza pueden ocurrir o no. De todos los procesos permitidos por la primera ley, solo ciertos tipos de conversión de energía pueden ocurrir.
Los siguientes son algunos procesos compatibles con la primera ley de la termodinámica, pero que se cumplen en un orden gobernado por la segunda ley.
La segunda ley de la termodinámica establece cuales procesos de la naturaleza pueden ocurrir o no. De todos los procesos permitidos por la primera ley, solo ciertos tipos de conversión de energía pueden ocurrir.
Los siguientes son algunos procesos compatibles con la primera ley de la termodinámica, pero que se cumplen en un orden gobernado por la segunda ley.
- Cuando dos objetos que están a diferente temperatura se ponen en contacto térmico entre sí, el calor fluye del objeto más cálido al más frío, pero nunca del más frío al más cálido.
- La sal se disuelve espontáneamente en el agua, pero la extracción de la sal del agua requiere alguna influencia externa.
- Cuando se deja caer una pelota de goma al piso, rebota hasta detenerse, pero el proceso inverso nunca ocurre.
MÁQUINA TÉRMICA
Se considera que una máquina térmica es un conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al atravesar la máquina para realizar una actividad.Se debe separar este concepto de otro, este siendo el de un motor térmico es un conjunto de elementos mecánicos que permite obtener energía mecánica a partir de la energía térmica obtenida mediante una reacción de combustión o una reacción nuclear.
-Máquinas volumétricas o máquinas de desplazamiento positivo, cuyo funcionamiento está basado en principios mecánicos e hidrostáticos, de manera que el fluido en algún instante está contenido en un volumen limitado por los elementos de la máquina. En este tipo de máquinas el flujo es pulsatorio. Se dividen a su vez en dos tipos según el movimiento del órgano propulsor: alternativas, cuyo movimiento es rectilíneo; y rotativas, cuyo movimiento es circular.
-Turbomáquinas, cuyo funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido y un rodete. En estas máquinas el flujo es continuo.
Un motor térmico dispone de lo necesario para obtener energía térmica, mientras que una máquina térmica motora necesita energía térmica para funcionar, mediante un fluido que dispone de más energía a la entrada que a la salida.
Clasificación de las Máquinas Térmicas:
Según el sentido de transferencia de energía. Las máquinas térmicas pueden clasificarse, según el sentido de transferencia de energía, en:
-Máquinas térmicas motoras, en las cuales la energía del fluido disminuye al atravesar la máquina, obteniéndose energía mecánica en el eje.
-Máquinas térmicas generadoras, en las cuales la energía del fluido aumenta al atravesar la máquina, precisándose energía mecánica en el eje.
Según el principio de funcionamiento. Atendiendo al principio de funcionamiento, las máquinas térmicas se clasifican en:
-Máquinas volumétricas o máquinas de desplazamiento positivo, cuyo funcionamiento está basado en principios mecánicos e hidrostáticos, de manera que el fluido en algún instante está contenido en un volumen limitado por los elementos de la máquina. En este tipo de máquinas el flujo es pulsatorio. Se dividen a su vez en dos tipos según el movimiento del órgano propulsor: alternativas, cuyo movimiento es rectilíneo; y rotativas, cuyo movimiento es circular.
-Turbomáquinas, cuyo funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido y un rodete. En estas máquinas el flujo es continuo.
ENERGÍA INTERNA
La magnitud que designa la energía almacenada por un sistema de partículas se denomina energía interna (representada con la letra U). Esta es el resultado de la contribución de la energía cinética de las moléculas o átomos que lo constituyen, de sus energías de rotación, traslación y vibración, además de la energía potencial intermolecular debida a las fuerzas de tipo gravitatorio, electromagnético y nuclear.
En física, la energía interna de un sistema intenta ser un reflejo de la energía a escala macroscópica que es en otras palabras, la suma de:
- La energía cinética interna, es decir, de las sumas de las energías cinéticas de las individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema.
- La energía potencial interna, que es la energía potencial asociada a las interacciones entre estas individualidades.
La
energía interna es muy difícil de calcular ya que son muchas las partículas que
componen un cuerpo y tienen muchos tipos diferentes de energía. Lo que se suele
hacer es calcular la variación de energía interna. La variación de energía
interna en un ciclo es siempre nula, ya que el estado inicial y el final
coinciden.
PROCESOS TERMODINÁMICOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES.
Los procesos termodinámicos se pueden clasificar en reversibles e irreversibles:
Los procesos reversibles son aquellos que pueden invertirse sin dejar ninguna huella en los alrededores; tanto el sistema como los alrededores regresan a su estado original después del proceso inverso.
Ejemplos:
- · Expansión o comprensión controlada (muy lenta) de un gas.
- · Movimientos sin fricción.
- · Deformación elástica de un sólido.
- · Efectos de magnetización y polarización que ocurren lentamente.
Un proceso irreversible es aquel que no puede invertirse a menos que se efectué un cambio en los alrededores el retorno precisa compensación.
Ocurren espontáneamente un una dirección determinada con cambios drásticos del sistema y su entorno lo que hace imposible su reversibilidad.
Ejemplos:
- · Mezcla de fluidos diferentes.
- · Movimientos con fricción.
- · Disolución de un sólido en un líquido.
- · Deformación inelástica de un solido
- · Reacciones químicas espontaneas.
Evangelista Torricelli
Evangelista Torricelli
Físico y matemático italiano que descubrió la forma de medir la presión atmosférica, para lo cual ideó el barómetro de mercurio. Por este invento pasó a la posteridad. Asimismo, sus aportes a la geometría fueron determinantes en el desarrollo del cálculo integral.
· ¿Qué es?
Es una aplicación del principio de Bernoulli y estudia el flujo de un líquido contenido en un recipiente, a través de un pequeño orificio, bajo la acción de la gravedad. A partir del teorema de Torricelli se puede calcular el caudal de salida de un líquido por un orificio.
Primera Parte
- Hidrodinámica: La hidrodinámica es la parte de la física que estudia el movimiento de los fluidos. Este movimiento está definido por un campo vectorial de velocidades, correspondientes a las partículas del fluido y de un campo escalar de presiones, correspondientes a los distintos puntos del mismo.
- Flujo de fluidos a régimen permanente o intermitente: aquí se tiene en cuenta la velocidad de las partículas del fluido.
- Flujo de fluidos compresible o incompresible: se tiene en cuenta a la densidad, de forma que los gases son fácilmente compresibles, al contrario que los líquidos.
- Flujo de fluidos viscoso o no viscoso: el viscoso es aquel que no fluye con facilidad teniendo una gran viscosidad. En este caso se disipa energía.
- Flujo de fluidos rotaciones o irrotacional: es rotaciones cuando la partícula o parte del fluido presenta movimientos de rotación y traslación.
Segunda parte
- Presión: En física, la presión es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie, es decir, es la magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie, La presión de un fluido es aquella que actúa sobre las paredes del recipiente que lo contiene, en algunos casos especiales esta presión coincide con la presión media o incluso con la presión hidrostática.
- Teorema
La velocidad del chorro que sale por un único agujero en un recipiente es directamente proporcional a la raíz cuadrada de dos veces el valor de la aceleración de la gravedad multiplicada por la altura a la que se encuentra el nivel del fluido a partir del agujero.
Matemáticamente se obtiene:
Donde:
- Vt la velocidad teórica del liquido a la salida del orificio.
- V0 es la velocidad de aproximación o inicial.
- h es la distancia desde la superficie del liquido al centro del orificio.
- g es la aceleración de la gravedad.
Explicaciones en vídeo
https://www.youtube.com/watch?v=RpXl1LM91b4
https://www.youtube.com/watch?v=dUGAivDBjvw
https://www.youtube.com/watch?v=aLzGb969Xj0
https://www.youtube.com/watch?v=9hCMYcM21-E
https://www.youtube.com/watch?v=4699pPYSgsk
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