Leyes De Termodinamica Y Ing. Ambiental

INTRODUCCION.

Como consecuencia de un desarrollo científico y tecnológico que se marcan como uno de los factores más influyentes en la sociedad contemporánea que levantan en la más alta montaña a una globalización mundial, polarizadora de la riqueza y el poder, sería impensable sin el avance de las fuerzas productivas que la ciencia y la tecnología han hecho posibles.

Todo lo que se conoce hoy en día como lo son nuestros grandes poderes políticos y militares, la gestión empresarial, los medios de comunicación masiva, descansan sobre pilares científicos y tecnológicos. También la vida del ciudadano común está notablemente influida por los avances tecnocientíficos. Que con esto, sin notar que el gran desarrollo del mundo, se da simplemente a una de las cosas que vagamente se iniciaron a estudiar hace mucho tiempo; sin resaltar que ha acompañado a la humanidad en toda su vida “la ciencia”.

En la actualidad la capacidad de interpretación ante las situaciones que se presentan cada día, despertaron un interés científico en el hombre lo que ocasiono un masivo movimiento hacia los cimientos de la ciencia, y la relación de esta con la tecnología y la sociedad, convirtiéndolos en un amplio campo de investigación.

Tomando la ciencia parte de la sociedad; que buscaba la explicación de los fenómenos cotidianos, y el del porqué de las cosas que ocurrían a su alrededor, se tomó la amplia necesidad a la construcción de unas bases teóricas, las cuales servirían al surgimiento de las materias que ahora se enfocan en el estudio de los acontecimientos que marcan el tiempo de cada una de estas para que aparezcan, maduren y se desarrollen a lo largo de la historia.

Las bases teóricas que emergieron de la necesidad de conocimiento son ahora lo que se conoce como las ciencias de la vida y ciencias físicas de la historia; las ciencias de la vida se dividen a su vez en áreas como la biología, la zoología y la botánica y las ciencias físicas se dividen en la geología, astronomía, química y física; entré otras; que con un continuo desenvolvimiento de estas y cada día mas una interacción de ellas se dio respuesta a muchas dudas.

La física debe ser considerada como el portal de la imaginación humana, ya que tiene tanta importancia para la vida del ser humano que se desarrolla en la infinidad de los campos. La física no es nueva para la humanidad; los grandes filósofos griegos, galileo y Einstein tuvieron como objetivo desarrollar teorías y explicar el comportamiento de muchos fenómenos físicos que suceden en el universo. Con base en esta explicación y en todo lo que se ha venido diciendo se puede decir que la física es la explicación de lo que sucede a nuestro alrededor.

Y siendo este un tema controversial nos adentraremos en la física; específicamente en las 1 y 2 leyes de la termodinámica, que tradicionalmente decimos que es el estudio de los procesos energéticos en sistemas térmicos: máquinas y reacciones químicas, la inclusión de esta en nuestro entorno y ahora la afectación y la relación de estás en nuestro medio ambiente, preocupación debido al continuo desgaste del ambiento; causado por obra del hombre; de sus adelantos y de la necesidad de conocimiento que nos llevaron a la física.

La humanidad muchas veces utiliza la física de forma cotidiana, sin darse cuenta, con algo tan sencillo como cocinar, arreglar un carro, correr un mueble; incluso, utilizamos algunas de sus leyes, como saber que no podemos usar un plato que estaba en la nevera y ponerlo en el horno porque se estalla, que si nos empujan cuando nos montamos en una patineta, iremos más rápido, en fin estos son algunos ejemplos que nos permiten afirmar que la física está en nosotros.

Si bien se habla de física, iríamos directamente a la termodinámica se basa en una serie de leyes para estudiar los fenómenos que tienen los cuerpos, estos se encuentran en estado sólido, líquido y gaseoso sufriendo continuas trasformaciones

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

La primera ley de la termodinámica nos habla sobre la conservación de la energía aplicando un sistema: la energía no puede crearse ni destruirse solo transformarse de una forma a otra.

Para la aplicación de la primera ley de la termodinámica manejamos tres sistemas que se clasifican entre los cerrados, abiertos y aislados.

1. SISTEMAS CERRADOS: no tiene intercambio de masa con el resto del universo termodinámico; realiza trabajo atreves de la frontera e interacciona trabajo y calor con sus alrededores.

2. SISTEMAS ABIERTOS: este posee entrada y salida de masa, también tiene interacciones de trabajo y calor

3. SISTEMAS AISLADOS: en este sistema no se presenta intercambio ni de masa ni de energía con el exterior

ENERGIA INTERNA (U)

Es la energía que tienen los cuerpos. Está asociada a los átomos y moléculas que lo forman.

TRABAJO (W)

Es la energía que le transfiere un cuerpo a otro por la acción de una fuerza.

CALOR (Q)

Es la energía que se transfiere entre un sistema y sus alrededores durante un cambio en el estado del sistema.

q = calor agregado al sistema

w = trabajo

∆U= incremento en la energía interna

PROCESO ADIABÁTICO

En este proceso no hay intercambio de energía térmica (q) entre el sistema y sus alrededores

La primera ley nos dice que ∆U= q + W

Si q = 0 (proceso adiabático) entonces, ∆U= 0 + W

Por lo tanto W= ∆U

PROCESO ISOBÁRICO

Es aquel en donde se mantiene una presión constante

Si P es constante entonces:

W= -P∆V

Por lo tanto

∆U= W + q

PROCESO ISOCÓRICO

En este volumen del sistema permanece constate

La primera ley nos dice que ∆U= q + W

Si ∆U = 0 (proceso isotérmico) entonces 0= q +W

Por lo tanto q= -W

Según comenzando este escrito, la física es una de las bases fundamentales para el desarrollo y desempeño de la mayoría de las ciencias, lo que nos hace reflexionar sobre la importancia de la física en el mundo ya que tenemos una gran dependencia de ella; debemos ser capaces de aprovecharla de la mejor manera, no verla como una simple ciencia, ya que se puede modificar incluso nuestra propia capacidad de entender el mundo en términos racionales y como prueba de esto nos podemos referir a cualquier ley que esta maneja para la comprensión de nuestro entorno; retomando una de las más grandes leyes que se han mantenido por casi 163 años, y esta se trata sobre LA 2 LEY DE LA TERMODINÁMICA que se dio a conocer por el científico Rudolf Clausius en 1850; planteándola de la siguiente manera: “Solamente se puede realizar un trabajo mediante el paso del calor del cuerpo con mayor temperatura a uno que tiene menor temperatura y no viceversa”. Además esta ley afirma “que no es posible ningún proceso cíclico cuyo único resultado sea la absorción de calor de un foco y su transformación completa en trabajo” una complementación por el físico-matemático William Thomson Kelvin,

Ahora no solo habla sobre la realización de un trabajo mediante el paso del calor de un cuerpo a otro, sino que también afirma la entropía (una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo), o sea, el desorden, de un sistema aislado nunca puede decrecer. Por tanto, cuando un sistema aislado alcanza una configuración de máxima entropía ya no puede experimentar cambios: ha alcanzado el equilibrio. La naturaleza parece pues ´preferir él desorden y el caos. Entendiendo que la entropía permanece constante en algunas transformaciones y que aumenta en otras, sin disminuir jamás. Aquellas trasformaciones en las cuales la entropía aumenta, se denominan "procesos irreversibles".

Para la comprensión de los procesos irreversibles, se aclara que la segunda ley de la termodinámica, tiene en si cierta relación con la primera ley, por ejemplo; 1) 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. 2) La sal se disuelve espontáneamente en el agua, pero la extracción de la sal del agua requiere alguna influencia externa. 3) Cuando se deja caer una pelota de goma al piso, rebota hasta detenerse, pero el proceso inverso nunca ocurre. Todos estos son ejemplos de procesos irreversibles, es decir procesos que ocurren naturalmente en una sola dirección. Ninguno de estos procesos ocurre en el orden temporal opuesto. Si lo hicieran, violarían la segunda ley de la termodinámica. La naturaleza unidireccional de los procesos termodinámicos establece una dirección del tiempo.

La segunda ley de la termodinámica, se puede interpretar de diferentes formas equivalentes, además tiene muchas aplicaciones prácticas. Desde muchos puntos de vista la ingeniería, tal vez sea una de las más importantes en relación con la eficiencia limitada de las maquinas térmicas. Se expresa así en la segunda ley más confirmativa que no es posible construir una maquina capaz de convertir por completo, de manera continua, la térmica en otras formas de energía.

Para un ejemplo consistente es la fabricación de máquinas térmicas, y se entiende por estas un dispositivo que convierte energía térmica en otras formas útiles de energía,

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