Cristianismo
Enviado por 159222 • 14 de Noviembre de 2013 • 2.670 Palabras (11 Páginas) • 372 Visitas
Para poder entender y realizar exitosamente el experimento primero se debe hacer una
introducción a las leyes de la termodinámica.
La termodinámica es la rama de la física que estudia la energía y la transformación entre
sus distintas manifestaciones, como el calor, y su capacidad para producir un trabajo.
La ley cero de la termodinámica establece que si dos sistemas, Ay B, están en equilibrio
termodinámico, y B está a su vez en equilibrio termodinámico con un tercer sistema C,
entonces A y C se encuentran en equilibrio termodinámico. Este principio fundamental
se enunció formalmente luego de haberse enunciado las otras tres leyes de la
termodinámica, por eso se la llamó “ley cero”.
La primera ley de la termodinámica, también conocida como ley de la conservación de
la energía enuncia que la energía es indestructible, siempre que desaparece una clase de
energía aparece otra (Julius von Mayer). Más específicamente, la primera ley de la
termodinámica establece que al variar la energía interna en un sistema cerrado, se
produce calor y un trabajo. “La energía no se pierde, sino que se transforma”.
La segunda ley de la termodinámica indica la dirección en que se llevan a cabo las
transformaciones energéticas. El flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional,
desde los cuerpos de temperatura más alta a aquellos de temperatura más baja. En esta
ley aparece el concepto de entropía, la cual se define como la magnitud física que mide
la parte de la energía que no puede utilizarse para producir un trabajo. Esto es más fácil
de entender con el ejemplo de una máquina térmica:
Una fuente de calor es usada para calentar una sustancia de trabajo (vapor de agua),
provocando la expansión de la misma colocada dentro de un pistón a través de una
válvula. La expansión mueve el pistón, y por un mecanismo de acoplamiento adecuado,
se obtiene trabajo mecánico. El trabajo se da por la diferencia entre el calor final y el
inicial. Es imposible la existencia de una máquina térmica que extraiga calor de una
fuente y lo convierta totalmente en trabajo, sin enviar nada a la fuente fría.
La entropía de un sistema es también un grado de desorden del mismo. La segunda ley
establece que en los procesos espontáneos la entropía, a la larga, tiende a aumentar. Los
sistemas ordenados se desordenan espontáneamente. Si se quiere restituir el orden
original, hay que realizar un trabajo sobre el sistema.
T1=Temperatura inicial
T2=Temperatura final
W=trabajo
La tercera de las leyes de la termodinámica afirma que es imposible alcanzar una
temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos, ya que
a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un
valor constante específico. A medida que el sistema se acerca al cero absoluto, el
intercambio calórico es cada vez menor hasta llegar a ser casi nulo. Ya que el flujo
T1
T2
W3
espontáneo de calor es unidireccional, desde los cuerpos de temperatura más alta a los
de temperatura más baja (Segunda ley), sería necesario un cuerpo con menor
temperatura que el cero absoluto; y esto es imposible.
EXPERIMENTO
Antes de comenzar el experimento, se deben preparar los cubos de hielo con el
colorante o la tinta. Hay que dejarlos en el freezer alrededor de tres horas para que
queden sólidos en el centro (el colorante se puede llegar a concentrar en el centro, pero
esto no afecta al experimento).
Se prepara el vaso de precipitado con agua fría a 10ºC (agua de la heladera), para la
primer parte del experimento. Se toma la temperatura del agua para compararla luego
con la temperatura final, introduciendo el termómetro en el agua y sosteniéndolo con el
soporte para termómetro. Preparamos el reloj e introdujimos el primer hielo en el agua.
A los pocos segundos se pudieron ver los primeros rastros de colorante, pero recién al
minuto y medio se observan líneas de colorante en forma de flujo laminar descendiendo
por un costado del vaso y el agua comienza a tomar color. La temperatura final fue
de10,5ºC, ya que la temperatura ambiente era de 22ºC y el tiempo final fue de 24
minutos.
Aquí ya se puede establecer una relación con la ley cero de la termodinámica: cuando el
agua (sistema A) establece contacto con el hielo (sistema B), ambos intentan llegar a un
equilibrio termodinámico. A su vez, estos dos sistemas buscan el equilibrio
termodinámico con un tercer sistema, el aire (sistema C), por lo que en algún momento
los tres sistemas alcanzarán este equilibrio. Aquí también aparece la segunda ley de la
termodinámica: el
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