Escalando el Popo

EVIDENCIA DE APRENDIZAJE

ESCALANDO EL POPO

03/11/2013

MAURICIO GÓMEZ OJEDA

Evidencia de aprendizaje. “Escalando el Popo”

MARCO TEORICO.

Al estudio del calor y su transformación en energía mecánica se le llama termodinámica. La palabra es derivada de palabras griegas que significan "movimiento del calor". La base de la termodinámica es la conservación de la energía ya que esta fluye espontáneamente desde lo más caliente a lo frío y no a la inversa. La termodinámica proporciona las leyes y principios que sirven para la construcción de máquinas térmicas como lo son las turbinas de vapor, los refrigeradores y hasta la calefacción.

En termodinámica, un sistema es casi cualquier cosa. Se trata de una región del espacio dentro de la cual existen diferentes componentes que interactúan entre sí, intercambiando energía y en ocasiones masa.

Un sistema posee una frontera que lo delimita. Esa frontera puede ser material (las paredes de un recipiente, por ejemplo) o imaginarias (una sección transversal de un tubo de escape abierto, por ejemplo).

La zona del espacio que rodea al sistema y con la cuál éste interactúa mediante intercambios energéticos o materiales se denomina el ambiente o el entorno. El ambiente es la región desde la cual los observadores (que normalmente no forman parte del sistema) hacen las medidas acerca de éste e infieren sus propiedades. A diferencia del sistema, que evoluciona por su interacción con el ambiente, se suele considerar que el ambiente no se ve modificado por esta interacción. Un baño de agua en el que sumerge un cubito de hielo se supone a temperatura constante pese a la fusión del hielo. Si el ambiente estuviera evolucionando como consecuencia de la interacción, lo incluiríamos dentro del sistema y tomaríamos como ambiente una región más externa.

Al conjunto del sistema y el entorno se le denomina el universo. Obsérvese que en termodinámica el universo no es todo el Universo. El cubito de hielo inmerso en una olla con agua es considerado el universo en el estudio de la fusión del hielo.

La frontera de un sistema puede ser:

• Fija (las paredes de un recipiente) o móvil (un émbolo o pistón de un motor de explosión).

• Permeable a la masa o impermeable a ella. En el primer caso se dice que tenemos un sistema abierto (p.ej. un motor en el que entra combustible por un lado y salen gases por otro) y en el segundo uno cerrado (p.ej. en el circuito de refrigeración de una nevera, el gas freón que circula por los tubos nunca sale al exterior).

• Permeable al calor o impermeable a él. Si al poner en contacto el sistema con el ambiente se produce una transferencia de energía debido a la diferencia de temperaturas, se dice que la frontera es diaterma. Si el calor no puede atravesar la frontera se dice que ésta es adiabática

De un sistema cerrado y rodeado por paredes adiabáticas fijas (en el que por tanto no puede entrar ni salir ni masa ni energía), se dice que está aislado.

En un sistema cerrado se suele estudiar lo que se denomina una masa de control, cuya evolución se sigue en el tiempo, aunque ocupe una región variable del espacio. El ejemplo arquetípico es el de un cilindro lleno de gas en el que existe un pistón móvil. El pistón puede comprimir o expandir el gas, cuyo volumen por tanto cambia. La masa de gas contenida en el cilindro, en cambio, permanece constante.

En un sistema abierto se estudia lo que se denomina un volumen de control, usualmente fijo. Se trata de una región del espacio en el interior de la cual está el sistema termodinámico de interés y cuyas paredes pueden ser atravesadas por masa que entra o sale. La frontera del volumen de control podrá tener partes materiales y partes puramente geométricas. Un ejemplo lo tenemos en un calentador de agua doméstico en el cual entra agua fría por un lado del calentador (atravesando una frontera geométrica) fluye por el interior de aparato (con paredes sólidas) y sale, calentada, por el otro extremo (otra frontera inmaterial). En sistemas abiertos son de especial interés los estados de régimen estacionario, en los cuales el fluido entra por un lado y sale por otro lo hace siempre al mismo ritmo, de manera que una “foto” del sistema produce siempre la misma imagen. Los sistemas en régimen estacionario son más sencillos de estudiar ya que tienen bastantes similitudes con los sistemas cerrados.

Cuando un sistema se encuentra en equilibrio, se puede describir su estado a través de una serie de magnitudes (variables de estado). Estas magnitudes no nos dan una imagen completa de cada aspecto del sistema, sino solo de aquellas propiedades relevantes desde el punto de vista termodinámico.

Así, por ejemplo, para describir un gas contenido en un cilindro podría darse la posición y velocidad de cada una de las moléculas que lo componen, pero esto implica una cantidad excesiva de información, que además es imposible de obtener. Si el gas está en equilibrio, su estado se describe completamente por solo tres variables: su presión (p), su volumen (V) y su temperatura (T). Con estas tres cantidades podemos hallar cualquier otra, como la energía, el trabajo, o la entropía.

Las magnitudes termodinámicas o variables de estado se clasifican en dos tipos:

Magnitudes intensivas

Son aquellas que tienen el mismo valor en todos los puntos de un sistema en equilibrio, independientemente del tamaño de éste. Magnitudes intensivas son:

• la presión

• la temperatura

• las magnitudes específicas (definidas más adelante)

• …

Magnitudes extensivas

Son proporcionales al tamaño del sistema, de forma que si el sistema se corta por la mitad, sus valores se reducen a la mitad (cosa que no ocurre con las magnitudes intensivas). Son magnitudes extensivas:

• la masa

• el volumen

• el número de moles

• la energía

• la entropía

• Describe con claridad la situación o tema que se trabajará: el entorno, el escalador y/o el escalador-entorno.

Para poder escalar el popocatepetl necesitamos saber cómo será nuestro entorno y así poder definir toda la problemática y resolverla.

El Popocatépetl (náhuatl: popocatepetl, 'el cerro que humea' 'popoca, humear; tepetl, cerro' ) es un volcán activo localizado en el centro de México, en los límites territoriales de los estados de Morelos, Puebla y México. Se localiza a unos 72 km al sureste de la Ciudad de México, 43 km de Puebla, 63 km de Cuernavaca, y 53 km de Tlaxcala.

El Popocatépetl es un volcán de forma cónica simétrica; está unido por la parte norte con el Iztaccíhuatl mediante un paso montañoso conocido como Paso de Cortés. El volcán tiene glaciares perennes cerca de la boca del cono, en la punta de la montaña. Es el segundo volcán más alto de México, con una altura máxima de 5500 metros sobre el nivel del mar, sólo después del Citlaltépetl de 5610 metros.

El Popocatépetl es un estratovolcán, y los estudios paleo magnéticos que se han hecho de él indican que tiene una edad aproximada de 730 000 años. Su altura es de 5500 msnm, es de forma cónica, tiene un diámetro de 25 km en su base y la cima es el corte elíptico de un cono y tiene una orientación noreste-suroeste. La distancia entre las paredes de su cráter varía entre los 660 y los 840 m.

Como llegar?

De la ciudad de México tome la autopista a Puebla, en la caseta de cobro hay una desviación hacia Cuautla, pase los poblados de Chalco y Amecameca y a 2 kilómetros de ésta, tome el camino hacia el portillo que separa los dos volcanes; el sitio es conocido como Paso de Cortés. De ahí, 5 kilómetros a la derecha, se llega al paraje llamado Tlamacas, a una altura de 3,897 msnm, punto máximo al que llegan los automóviles.

• Identifica el o los problemas a resolver.

Los problemas que no vamos a encontrar son:

Altitud por encima de la cual no es posible la vida vegetal perenne y la vida animal es bastante precaria. Este factor depende de la latitud en que se encuentre la montaña.

Temperatura promedio baja, aunque durante el día puede ser excesivamente alta. Esta temperatura baja origina en las montañas mantos perennes o estacionales de nieve y hielo.

Por lo general la presión atmosférica es muy baja.

Radiación ultravioleta elevada que puede provocar quemaduras de diferentes grados en la piel. La radiación es mayor a mayor altitud.

Inclinación del volcán.

• Identifica los modelos que usarás para resolver el o los problemas.

Modelo del metabolismo

El cuerpo humano puede ser considerado como un sistema termodinámico abierto, que debe mantener su temperatura constante de 37ºC, a pesar de encontrarse en un entorno de temperatura generalmente inferior que se puede tomar como una media de 15ºC. Por otra parte está continuamente

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