Eviencia sistema termodinámico:

Ejercicio

Instrucciones

Parte 1:

• Obtener la eficiencia del sistema termodinámico
• Obtener las distancias focales en lentes convergentes
• Obtener los diagramas de rayos principales para formar las imágenes
• Determinar los parámetros de las imágenes formadas

1. Para el primer criterio de evaluación de la actividad considera la siguiente gráfica, que indica cómo está variando la presión en función del volumen dentro de un cilindro que contiene cinco moles de gas monoatómico:

[pic 2]

1. Determina las temperaturas en cada punto empleando la Ley de los Gases Ideales y escribe los resultados en la siguiente tabla:

1. Determina los valores de calor, trabajo y cambio en la energía interna del gas, empleando la Primera Ley de la Termodinámica y las ecuaciones de calor y trabajo. 
   
   Escribe los resultados en la siguiente tabla:

1. Determina la eficiencia del sistema termodinámico:

1. Haz funcionar la simulación Geometric optics y realiza lo siguiente: 

1. Haz clic en las ventanas de “rayos principales” para activar la regla.
2. Fija el índice de refracción de la lente en 1.5 y su diámetro en 1 m.

1. Para el segundo criterio de evaluación emplea la fórmula del fabricante de lentes y realiza lo siguiente:

1. Considerando una lente biconvexa, en donde R2=-R1, calcula analíticamente las distancias focales de tres lentes con radios de curvatura de 70 cm, 80 cm y 90 cm. Escribe los resultados en la siguiente tabla y compáralos con la medición directa con la regla de la distancia focal, que es la distancia desde el centro de la lente hasta el punto focal que está marcado con una X.

1. Empleando la fórmula del fabricante de lentes, calcula los nuevos índices de refracción de las lentes para mantener una distancia focal de 80 cm con radios de curvatura de 70 cm y 90 cm.
   
   Escribe los resultados en la siguiente tabla midiendo con la regla la distancia focal, pero cambiando en el simulador el valor del nuevo índice de refracción.

1. Para el tercer criterio de evaluación realiza lo siguiente:

1. Fija en el simulador el índice de refracción de la lente en 1.5, el diámetro en 1 m y la distancia focal en 0.8 m y cerciórate que la opción de “rayos principales” se encuentre activada.
2. Como la regla sólo mide distancias horizontales, marca con un pedazo de papel la longitud (vertical) del lápiz desde la goma hasta la punta y escribe este valor que corresponde a la altura del objeto ho.
3. Dibuja el diagrama de los tres rayos principales, tanto los incidentes como los refractados, para que formes las imágenes en diferentes distancias (en cm) del objeto a la lente. Las distancias son do = 200, 180, 120, 80 y 40 cm.
4. Después de realizar los dibujos de los diagramas de rayos para cada distancia, comprueba tus resultados empleando el simulador computacional en donde debes colocar al lápiz-objeto a cada una de las distancias indicadas en el punto anterior. Por otro lado, asegúrate de colocar al objeto haciendo coincidir la goma del lápiz en el eje focal. Para cada una de estas distancias y con la ayuda de la regla, ve llenando la siguiente tabla de resultados sobre las distancias (en cm) a la imagen ( di ) y las alturas (en cm) de la imagen ( hi ), así como el tipo de imagen, si es real o virtual, y su orientación, si es derecha o invertida, etc. Esto te servirá de apoyo para el tercer criterio de evaluación.

1. Empleando la función de la tecla de tu computadora “imprimir pantalla”, graba cada una de las pantallas que muestran los diagramas de rayos para cada distancia del objeto a la lente y posteriormente imprime las imágenes grabadas y anéxalas a tu reporte de resultados, correspondientes al segundo criterio de evaluación.

1. Para el cuarto criterio de evaluación realiza lo siguiente:

1. Empleando la ecuación de la lente (fórmula de Gauss), así como la ecuación de amplificación y altura de la imagen, realiza analíticamente los cálculos para obtener las distancias a la imagen, altura de la imagen y factor de amplificación. Escribe tus resultados en la siguiente tabla:

Parte 2:

1. Realiza la siguiente actividad usando el simulador Torciendo la luz.

1. Maximiza la pantalla y haz clic en el botón rojo para hacer funcionar el láser.
2. Selecciona el transportador de la caja de herramientas y mide los ángulos incidente, reflejado y refractado.
3. Emplea la Ley de Snell para determinar el ángulo teórico refractado.
4. Escribe  los resultados en la siguiente tabla:

...