Tercera ley de la termodinámica y la entropía

 Informe de proyecto del curso Cálculo Aplicado a la Física 3[pic 1]

Tercera ley de la termodinámica y la entropía

Candye Gonzales S. (1),  Alexis Quispe Z. (2),  Dayanna Zeballos D.(3), Lucero Duran A.(4), Mauricio Sánchez P. (5)

(1) Estudiante de 5 ciclo de Ingeniería Civil, UTP

(2) Estudiante de 5 ciclo de Ingeniería Mecatrónica, UTP

(3) Estudiante de 5 ciclo de Ingeniería Industrial, UTP

(4) Estudiante de 5 ciclo de Ingeniería Industrial, UTP

(5) Estudiante de 5 ciclo de Ingeniería Mecatrónica, UTP

1. RESUMEN

El presente trabajo tiene como principal objetivo realizar un proyecto que se encuentre a la par con los contenidos y temas desarrollados en el presente curso y por ende aplicar todos los conocimientos que aprendimos. El trabajo se basa principalmente en el entendimiento del concepto de la tercera ley de la termodinámica y entropía, mostrar el comportamiento de la entropía y demostrar que la entropía se ve afectado por la temperatura.

Dentro del trabajo investigativo realizado por el grupo se verá no solo las aplicaciones prácticas de este, sino también la documentación y principios que sustentan su funcionamiento y la importancia que significó en su tiempo.

Palabras clave: entropía, temperatura.

1. INTRODUCCIÓN

La tercera ley fue desarrollada por el químico Walther Nernst durante los años 1906-1912, por lo que se refiere a menudo como el teorema de Nernst o postulado de Nernst.

Este principio de la termodinámica afirma que el cero absoluto no puede alcanzarse por ningún procedimiento que conste de un número finito de pasos. Es posible acercarse indefinidamente al cero absoluto, peor nunca se puede llegar a el.

Descripción del Proyecto 

Este proyecto consiste en demostrar la tercera ley de la termodinámica y la entropía, con la elaboración de un experimento llamado “El huevo”. Este consta de una diferencia de presión, tanto interna como externa dentro de un recipiente; esta diferencia ocasiona que un huevo cocido ingrese dentro del recipiente del vidrio, a pesar de que la botella tenga una abertura mas pequeña que el diámetro del huevo.

Objetivos

El objetivo de este experimento es comprobar la tercera ley de la termodinámica, acercándonos así lo más posible al cero absoluto, el cual es la temperatura teórica más baja posible y se caracteriza por la total ausencia de calor. Es la temperatura a la cual cesa el movimiento de las partículas. Aquí el nivel de energía es el más bajo posible. El cero absoluto(ok) corresponde aproximadamente a la temperatura de -237.16 grados centígrados. Nunca se alcanza tal temperatura y la termodinámica asegura que es inalcanzable. Esto será posible mediante una técnica casera y explicita, representando de manera física este fenómeno.

Alcances y limitaciones

Con este experimento podremos comprobar la relación de la entropía con la temperatura de un sistema físico. También observaremos que la entropía alcanza un valor mínimo y constante. Lo que nos limitara es la energía que genera el ambiente lo que nos impedirá llegar al cero absoluto.

1. METODOLOGÍA

Materiales

• Un huevo cocido y pelado.

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• Una botella de cristal cuya abertura sea de menor tamaño que la del huevo.

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• Una cerilla.[pic 4]

• Pedazo de papel.

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Procedimiento  

El experimento que realizaremos lleva como nombre “Huevo” donde:

• Primero encenderemos un pedazo de papel.

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• El pedazo de papel encendido lo meteremos a la botella de vidrio (tiene que estar seco).

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• Por último, colocaremos el huevo.

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De esa forma intentaremos llegar a lo más cercano del cero absoluto, ya que es imposible que un objeto llegue a esa condición. Porque recibirá energía del ambiente, impidiendo que se enfrié por completo. Al momento de colocar fuego adentro de la botella, lo que hace es calentar el aire que esta adentro de la botella y el aire caliente se expande, al colocar el huevo estamos evitando la entrada de oxígeno, por lo que el fuego termina apagándose, de esa manera se empieza contrae el aire, logrando así que empuje el huevo así adentro.  

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