DE LA MAQUINA DE VAPOR AL CERO ABSOLUTO

TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE ECATEPEC

CARRERA: INGENIERIA MECANICA

MATERIA: MAQUINAS DE FLUIDOS COMPRESIBLES

GRUPO: 2751

NOMBRE DEL ALUMNO: ALBARRAN REYES DANIEL

MATRICULA: 201620958

NOMBRE DEL PROFESOR: CRUZ MORAN JOSE LUIS

FECHA DE ENTREGA: 11 / OCTUBRE / 2020

DE LA MAQUINA DE VAPOR AL CERO ABSOLUTO

CAPITULO 1: BOSQUEJO HISTORICO

CAPITULO 2: EL PRINCIPIO DE LA CONSERVACION DE LA ENERGIA

CAPITULO 3: EL CAMINO HACIA LA SEGUNDA LEY. LA ENTROPIA

CAPITULO 4: EL CONCEPTO DE ENTROPIA

CAPITULO 5: PROCESOS IRREVERSIBLES. SISTEMAS ABIERTOS

CAPITULO 6: APLICACIONES SELECTAS

CAPITULO 7: DIAGRAMA DE ESTADO DE UNA SUBSTANCOIA REAL

CAPITULO 8: LA BUSQUEDA DEL CERO ABSOLUTO

CONCLUSIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Capitulo 1

Bosquejo histórico

En estos tiempos es muy fácil pensar el como fue la creación, y la aplicación del conocimiento al igual que la tecnología ya que es lo que conlleva la investigación científica. Existe una semejanza entre la ciencia y la tecnología, tanto que a veces es difícil pensar que sean muy distintas, un ejemplo de ello son las comunicaciones tanto alámbricas como inalámbricas.

En tanto a los aparatos que transforman energía y en lo particular la energía térmica que genera trabajo mecánico, es completamente opuesto a lo anterior planteado. Estos dispositivos que su nombre es maquinas térmicas fueron desarrollados en el siglo XVIII en su forma más eficiente y hasta como las conocemos hoy en día.

La primer maquina térmica de la cual se tiene conocimiento fue descubierta por Hero de Alejandría en el año 130 a.C. a la cual llamo la aeolipila (es una turbina de vapor primitiva que consiste de un globo hueco soportado por un pivote de manera que pueda girar alrededor de un par de muñones, uno de ellos hueco).

En este mismo espacio se dice que el primer prototipo de una máquina de presión, la cual fue el motivo de varios estudios por Matthesuis en Alemania en el año 1571, en Italia por Ramelli y Branca en 1629.

En 1698 Thomas Savery obtuvo una patente para una maquina utilizada para elevar cantidades considerables de agua. El funcionamiento de esta maquina era inyectar vapor a un recipiente lleno de agua hasta vaciar su contenido por un tubo vertical a través de una válvula de seguridad. Cuando el recipiente se vacía y el vapor se condensa se produce un vacío y esto permite que otro tubo, controlado por otra válvula, aspire agua del pozo a cualquiera que sea la fuente.

Esta maquina puede considerarse como la primera maquina de vapor, que encontró un uso considerable en la extracción de agua de las minas de carbón y en la distribución de agua para casas habitación y de pequeñas comunidades.

En 1705 Thomas Newcome y John Cawley quien era su asistente, mejoraron la situación del pistón al forzar su caída por acción de la presión atmosférica. Al realizar esta acción se producía trabajo mecánico sobre una bomba que introducía agua por bombear, todo esto fue mejorado por James Watt en 1770.

En 1796 una maquina superaba a las de su antecesor por su mayor rapidez en la carreara del piston y por ser mas económica por el consumo de combustible, pero estaba reducida al bombeo y adolecia de otras limitaciones.

En estos años la maquina llego a un estado de perfección, tanto que en 1829 George Stephenoson fue el primero en adaptarla a una locomotora, con las mejoras del diseño la maquina de vapor se transformo en la maquina habitual para la navegación marina lográndose alcanzar presiones de vapor muy altas y velocidades de pistón considerables.

En 1620, sir Francis Bacon en su obra Novum Organum propuso un método para estudiar e interpretar la naturaleza.

El método consiste en 3 pasos: el primero era listar todas las instancias asociadas a la naturaleza, el segundo es una revisión critica de la lista y el tercero un proceso de inducción para formular la interpretación fundamental del fenómeno. Un medico y quimico escoses Joseph Black aclaro la diferencia entre entre calor y temperatura.

En 1783 el famoso Henry Cavendish al referirse al frio generando por la función del hielo y el calor producido por la congelación de agua.

Se me ha dicho que el Dr. Black explica estos fenómenos de la misma manera, sólo que en lugar de usar la expresión, calor se genera o produce, él habla de la liberación o emisión del calor latente. Sin embargo como esta expresión es una hipótesis que depende de la suposición de que el calor de los cuerpos es debido a su mayor o menor contenido de una substancia llamada la materia del calor, y compartiendo yo la opinión de sir Isaac Newton de que el calor consiste del movimiento interno de las partículas que forman los cuerpos, con mucho lo más probable, yo elijo usar la expresión, el calor es generado...

Rumford decidio llevar a cabo varios experimentos para responder a las cuestiones, construyo un cilindro de bronce que pudiera ajustarse a un taladro de acero filoso, este se forzaba contra de la parte inferior del cilindro y al cilindro se le hacia girar sobre sus ejes por medio de una maquina taladrora operada con caballos. Al poco tiempo de operar percibió un calentamiento del cilindro y del agua diciendo que:

"Al cabo de una hora encontré, introduciendo un termómetro en el agua, que su temperatura había aumentado no menos de 9º C y al cabo de dos horas con 20 minutos era de 94º C, y a las dos horas y media ¡el agua hervía! Sería difícil describir la sorpresa y aturdimiento reflejado en el semblante de los espectadores al ver una cantidad de agua fría, calentarse y hervir, sin nunca haber encendido un fuego."

De este y otros experimentos, el concluyo que la fuente generada por la friccion es inagotable y dijo que cualquier cosa que unuo o varios cuerpos puedan generar sin limite alguno no es substancia natural.

Cuando la maquina opera entre dos cuerpos y extrae de calor mas caliente, cede una cantidad de calor al cuerpo mas frio hasta igualar las temperaturas de ambos (equilibrio térmico).

Capitulo 2

El principio de la conservación de la energía

Joule hizo ver que si en el experimento de Rumford, se puede estimar que el trabajo requerido para elevar una libra (454 g) e agua, 1°F (18°C) es aproximadamente igual a 1000 ft. Lb. El experimento de Joule fue una verdadera proeza de precisión y de ingenio considerando los medios de que se disponían en esa época. El experimento consistía el experimento consistía la cuerda sujetando masa sobre la polea hasta colocarlas a una altura determinada del suelo.

Este proceso se repetía 20 veces y se media la temperatura fina del líquido agitado, después de una repetición muy cuidadosa Joule concluyo lo siguiente:

1.- La cantidad producida por la fricción entre cuerpos, siempre es proporcional a la cantidad de trabajo mecánico.

2.- La cantidad de calor capaz de aumentar la temperatura de 1 libra de agua por 1.8°C requiere la acción de una fuerza mecánica representada por la caída de 772 lb por la distancia de 1 pie.

Estos resultados son la base de lo que ahora se conoce como la primera termostática, su experiencia sirvieron para extender esta observación a todo un sistema termodinámico y esto significa que no intercambie ni el calor ni la masa con sus alrededores, agregándole energía mecanica W, ya que provoca un incremento en la energía interna del sistema U, de modo que:

En esta ecuación Wad solo sirve para puntualizar que la energía mecanica suministrada debe hacerse cuando se encuentre aislado.

Por otra parte, si el sistema sobre el cual estamos realizando experimentos esta a una temperatura diferente que la del medio ambiente habrá una tendencia natural a establecer un flujo de calor de ambos:

En el caso que la energía mecanica sea suministrada en las condiciones que exhibe la ecuación (2), la energía faltante se toma en cuenta como las perdidas de calor provocadas por el flujo de calor del cuerpo o sistemas exteriores.

Donde Q corresponde a una forma no mecanica de energía, y solo difiere por un factor que es 1 g. de agua de 15.5°C a 16.5°C, por lo tanto, una caloría es igual a 4.187 J

Cuando ocurre un proceso este puede concebirse como al girar o depositar cheque bancario y sacar un proceso, de las cantidades involucradas en el manejo de cheques y en efectivo. Es muy cierto que para producir es fragmento se pide ya se el agente externo sea el agente muscular de quine los frota .

Calor es una forma de energía en transito y a pesar de esto es frecuente usar el termino calor en modos que aparentan estar en contradicción con lo anterior.

Julius Robert, en 1842 surgió una equivalencia general entre la conservación de n todas las formas de energía, en este punto crucial Mayer plantea un experimento pensado y realiza un calculo mediante el cual muestra que J = 4200 julios/Kcal, el cual considerando de impresión

CAPITULO 3

EL CAMINO HACIA LA SEGÚNDA LEY. LA ENTROPIA

La fórmula para la teoría de las maquinas térmicas, sabemos que se tienen que utilizar dos cuerpos con cierta temperatura, pero siempre uno mayor que otro ya que se usan de dos maneras. Cuando el de menor temperatura esta en contacto con el de mayor,

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