EXPERIMENTO DE LA TERMODINAMICA

EXPERIMENTO TERMODINAMICA.

INTRODUCCION.

En el siguiente trabajo se desarrolla y se explica las cuatro principales leyes de la termodinámica, mediante una serie de experimentos sencillos. Las leyes de la termodinámica que se desarrollarán serán: Ley cero de la termodinámica o principio del equilibrio termodinámico. Primera ley de la termodinámica o principio de la conservación de la energía. Segunda ley de la termodinámica. Tercera ley de la termodinámica.

OBJETIVOS

El objetivo principal del trabajo es alcanzar la comprensión de la termodinámica, mediante el desarrollo, la construcción y la prueba de un experimento simple realizable con elementos cotidianos, que permita estudiarlo y entenderlo.

MATERIALES EMPLEADOS

* Vasos de vidrio transparentes

*Termómetro que alcance una temperatura mayor a los 100ºC (por lo menos uno).

*. Agua fría (7ºC-10ºC)

* Agua tibia (28ºC-30ºC)

* Agua caliente (100ºC)

*Colorante (se pueden utilizar colorantes artificiales o tinta).

*Cubetera (de las utilizadas para hacer hielo en el congelador).

*Reloj o cronómetro

* Pluma y cuaderno.

DESARROLLO Y PROCEDIMIENTOS

Para poder entender y realizar exitosamente el experimento primero se debe hacer una previa investigación 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. 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

1*Antes de comenzar el experimento, se deben preparar los cubos de hielo con el colorante o la tinta. Hay que dejarlos en el refrigerador alrededor de tres horas para que queden sólidos en el centro Se prepara el vaso con agua fría a 2-3ºC (agua puesta en el congelador), 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. 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 , aspiral descendiendo por un costado del vaso y el

...