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• Frytz Fernandez Felix

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UN INGENIERO QUÍMICO AMBIENTAL, UNA EMPRESA.

UNIVERSIDAD INNOVADORA, CIENTÍFICA Y HUMANISTA.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

DEMOSTRACION DE LA PRIMERA Y SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA CON LOS EXPERIMENTO DE LA TURBINA DE VAPOR Y LA PASTILLA EFERVESCENTE

CÁTEDRA:

Termodinámica de los procesos químicos 1

CATEDRÀTICO:

Ing. Walter S. Fuentes López

INTEGRANTES: ANTONIO ACUÑA Oscar

(IQ)

Correo:[email protected] MEJIA CASTILLO Denisse Lucero

(IQ)

Correo: [email protected] PALACIOS DIEGO Leonel

(IQ)

Correo: [email protected] URVANO VILCHEZ Alvaro

(IQ)

Correo: [email protected] SEMESTRE:

V

FECHA:

16 de Mayo del 2018 HUANCAYO- PERU

1

I.RESUMEN En el presente laboratorio titulado demostración de la primera y segunda ley de la Termodinámica con los experimento de la turbina de vapor y la pastilla efervescente, tiene como objetivo principal demostrar la primera y segunda ley de termodinámica mediante los experimentos turbina de vapor de agua y efervescente a tres distintas temperaturas Durante la experimentación se observó dos fenómenos muy comunes a nuestro entorno en el primero turbina de vapor es una turbomáquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete procediendo a introducir agua en la lata un aproximado de 50 ml, para luego acondicionar las velas y encenderla con un fosforo, mientras el agua está en proceso del calentamiento en el interior de la lata, el agua hierve cambiando de estado del estado líquido al vapor saturado el cual sale por el tubo que logra impactar directamente al hélice y asi produciendo su movimiento. Para el segundo experimento consideramos tres vasos de precipitación transparente en los cuales agregamos agua a tres distintas temperaturas de 66℃, 16 ℃ y 5℃ para después añadir a cada vaso la pastilla efervescente y explicar las observaciones sobre el flujo laminar, transciende y el turbulento. El comportamiento del grado de desorden varia directamente proporcional a la temperatura, a mayor temperatura hay mayor turbulencia y por ende mayor entropía.

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II. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL  Demostrar la primera y segunda ley de la termodinámica en los experimentos realizados en el Laboratorio de Operaciones Unitarias.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS  Demostrar la existencia de la primera ley o segunda ley de la termodinámica en la turbina de vapor  Demostrar la existencia de la primera ley o segunda ley de la termodinámica en la pastilla efervescente en los vasos con distintas temperaturas  Describir y explicar el significado de entropía en relación a la disociación molecular perteneciente a la segunda ley de la termodinámica

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III. MARCO TEORICO 3.1CONCEPTOS TERMODINÁMICOS FUNDAMENTALES  ENERGÍA INTERNA ( U ) Es la suma de toda la energía que contiene un cuerpo en su estructura. Se produce por las fuerzas intermoleculares causadas por las energías cinéticas y potenciales de los átomos y moléculas del cuerpo. (Yunus A, (2009). )  TRABAJO ( W ) Cada vez que una fuerza actúa a lo largo de una distancia y produce su respectivo desplazamiento se dice que se produce trabajo, es un tipo de energía transitoria. En un fluido el trabajo se relaciona al cambio en el volumen de éste. (Yunus A, (2009). ) 𝒅𝑾 = −𝑷𝒅𝑽 𝑽𝟐

𝑾 = − ∫𝑽𝟏 𝑷𝒅𝑽

(1) (2)

 CALOR (Q) Es un tipo de energía transitoria que se transfiere por diferencia de temperaturas entre 2 o más cuerpos. Una de las características del calor es que siempre fluye de una temperatura mayor hacia otra menor. Cuando se añade energía a un cuerpo en forma de calor, éste se almacena no como calor sino como energía cinética, potencial o como variación de energía interna. (Yunus A, (2009). )

FIGURA 1: TRANSFERENCIA DE CALOR

Fuente: https://www.slideshare.net/BreymerM/transferencia-de-calor-72754391

4

 CALOR ESPECÍFICO Y CAPACIDAD CALORÍFICA El calor específico (c) de una sustancia es la cantidad de calor necesario para elevar un grado de temperatura a un gramo de una sustancia. La capacidad calorífica (C) es la cantidad de calor necesario para elevar un grado de temperatura a una determinada cantidad de sustancia, por lo tanto es una propiedad extensiva. (Yunus A, (2009). )

𝒅𝑸

𝒄 = 𝒎.𝒅𝑻 ; 𝑪 =

𝒅𝑸 𝒅𝑻

⇒ 𝒄 = 𝒎𝑪

(3)

En procesos a volumen constante se tiene la capacidad calorífica a volumen constante: 𝝏𝑼 𝝏𝑻 𝑽

𝒄=( )

(4)

En procesos a presión constante se denomina capacidad calorífica a presión constante: 𝝏𝑼 𝝏𝑻 𝒑

𝑪𝒑 = ( )

(5)

 CAPACIDAD CALORÍFICA DE MEZCLAS GASEOSAS ( Cpmezcla ) Las mezclas gaseosas de composición constante se tratan exactamente de la misma forma que los gases puros. Por tanto, la capacidad térmica del gas o de la mezcla de gases se calcula tomando el promedio molar de las capacidades térmicas de los componentes individuales. (• Alarcon Aguin, Granada Alvarez, & Vazquez Alfaya, 1999. 536 SIS) Se tiene:

Cpmezcla  yaCpA  ybCpB  yC CpC  ...  ynCpn n

Cpmezcla   yiCpi

(6)

i 1

Donde A, B, C,…n son los componentes de la mezcla gaseosa, “yi” son las composiciones molares de cada componente en la mezcla. 0  CALOR ESTÁNDAR DE REACCIÓN ( H 298 )

Es el calor que se produce en las reacciones químicas en los procesos endotérmicos (ganancia de energía) o exotérmicos (energía liberada). (• Alarcon Aguin, Granada Alvarez, & Vazquez Alfaya, 1999. 536 SIS)

5

0 H 298 

 nH 

0 f productos



 nH 

0 f reactivos

Reactantes a T1

0 H T0  H 298 

(7)

Productos a T2

 n. T2 CpdT    n. T0CpdT    T1 T0    Pr oductos Re ac tan tes 

0 HT0  H 298 



 n.CpmT

2

 T0  

Pr oductos

(8)

 n.CpmT  T  1

0

(9)

Re ac tan tes

 PODER CALORÍFICO DE UN COMBUSTIBLE (PC) Se define como la cantidad de calor liberado cuando un combustible se quema por completo en un proceso de flujo estable y los productos vuelven al estado de los reactivos. (• Alarcon Aguin, Granada Alvarez, & Vazquez Alfaya, 1999. 536 SIS) El poder calorífico de un combustible es igual al valor absoluto de la entalpía del combustible, es decir:

PC  H c

(10)

 TEMPERATURA

Es una magnitud referida a las nociones comunes de calor medible mediante un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que este se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor. En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas (para los gases multi-atómicos los movimientos rotacional y vibraciones deben tomarse en cuenta también). (A.J.:, 1990.) 6

 UNIDADES DE TEMPERATURA Las escalas de medición de la temperatura se dividen fundamentalmente en dos tipos, las relativas y las absolutas. Los valores que puede adoptar la temperatura en cualquier escala de medición, no tienen un nivel máximo, sino un nivel mínimo: el cero absoluto.3 Mientras que las escalas absolutas se basan en el cero absoluto, las relativas tienen otras formas de definirse. (A.J.:, 1990.) Relativas Unidades derivadas del SI Grado Celsius (°C). Para establecer una base de medida de la temperatura Anders Celsius utilizó (en 1742) los puntos de fusión y ebullición del agua. Se considera que una mezcla de hielo y agua que se encuentra en equilibrio con aire saturado a 1 atm está en el punto de fusión. Una mezcla de agua y vapor de agua (sin aire) en equilibrio a 1 atm de presión se considera que está en el punto de ebullición. Celsius dividió el intervalo de temperatura que existe entre estos dos puntos en 100 partes iguales a las que llamó grados centígrados °C. Sin embargo, en 1948 fueron renombrados grados Celsius en su honor; así mismo se comenzó a utilizar la letra mayúscula para denominarlos. Grado Fahrenheit (°F). Toma divisiones entre el punto de congelación de una disolución de cloruro amónico (a la que le asigna valor cero) y la temperatura normal corporal humana (a la que le asigna valor 100). Es una unidad típicamente usada en los Estados Unidos; erróneamente, se asocia también a otros países anglosajones como el Reino Unido o Irlanda, que usan la escala Celsius. (Yunus A, (2009). )

Absolutas Las escalas que asignan los valores de la temperatura en dos puntos diferentes se conocen como escalas a dos puntos. Sin embargo, en el estudio de la termodinámica es necesario tener una escala de medición que no dependa de las propiedades de las sustancias. Las escalas de este tipo se conocen como escalas absolutas o escalas de temperatura termodinámicas. Con base en el esquema de notación introducido en 1967, en la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM), el símbolo de grado se eliminó en forma oficial de la unidad de temperatura absoluta. Sistema Internacional de Unidades (SI) Kelvin (K) El kelvin es la unidad de medida del SI. La escala kelvin absoluta parte del cero absoluto y define la magnitud de sus unidades, de tal forma que el punto triple del agua es exactamente a 273,16 K.3 Aclaraciones: No se le antepone la palabra grado ni el símbolo º. Cuando se escribe la palabra completa, «kelvin», se hace con minúscula, salvo que sea principio de párrafo. Sistema anglosajón de unidades

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Rankine (R o Ra). Escala con intervalos de grado equivalentes a la escala Fahrenheit, cuyo origen está en -459,67 °F. FIGURA 2: COMVERSION A TEMPERATURA

FUENTE: https://termodinamica3c1n.wordpress.com/2012/10/16/factor-de-conversion-temperatura/

3.2PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA La Primera Ley de la Termodinámica es la ley de conservación de la energía aplicada a los sistemas termodinámicos. Hay una analogía entre los sistemas termodinámicos y los sistemas mecánico conservativo, para los cuales se cumple la ley de conservación de la energía (mecánica). En un sistema mecánico conservativo se distinguen dos tipos de energía: cinética y potencial, que se definen en términos de las velocidades y las posiciones de las partículas que integran el sistema. La energía mecánica es la suma de ambas, y se mantiene constante en ausencia de fuerzas exteriores que realicen trabajo sobre el sistema. Si hay fuerzas externas, el incremento de la energía mecánica es igual al trabajo realizado sobre el sistema por dichas fuerzas. La analogía consiste en imaginar que los sistemas termodinámicos reales son sistemas mecánicos conservativos cuyas partes (átomos, moléculas, etc.) son demasiado pequeñas como para ser percibidas. Se supone que si se toman en cuenta los movimientos a escala microscópica, la ley de conservación de la energía sigue valiendo, pero que las energías cinética y potencial asociadas con los movimientos puramente microscópicos se manifiestan en la escala macroscópica del experimento como calor. Luego, el calor es una forma de energía, y la energía (total) se conserva. ∆𝑈 = ∆𝐸𝑘 + ∆𝐸𝑃 = 𝑄 + 𝑊

(11)

∆𝐸 = 𝑄 + 𝑊

(12)

FIGURA 3: SISTEMA

FUENTE: http://www.alegsa.com.ar/Dic/sistema.php

8

En mecánica la energía se conserva si las fuerzas son conservativas y no actúan fuerzas como la fricción. En ese modelo no se incluyeron los cambios de energía interna del sistema. La primera ley de la termodinámica es una generalización de la ley de conservación de la energía que incluye los posibles cambios en la energía interna. Es una ley válida en todo el Universo y se puede aplicar a todos los tipos de procesos, permite la conexión entre el mundo macroscópico con el microscópico. La energía se puede intercambiar entre un sistema y sus alrededores de dos formas. Una es realizando trabajo por o sobre el sistema, considerando la medición de las variables macroscópicas tales como presión, volumen y temperatura. La otra forma es por transferencia de calor, la que se realiza a escala microscópica. Considerar un sistema termodinámico donde se produce un cambio desde un estado inicial i a otro final f, en el cual se absorbe o libera una cantidad Q de calor y se realiza trabajo W por o sobre el sistema. Si se mide experimentalmente la cantidad Q – W para diferentes procesos que se realicen para ir desde el estado inicial al estado final, se encuentra que su valor no cambia, a esta diferencia de Q – W se le llama cambio de energía interna del sistema. Aunque por separados Q y W dependen de la trayectoria, la cantidad Q – W, esto es, el cambio de energía interna es independiente de la trayectoria o del proceso que se realice para ir desde el estado inicial al estado final. Por esta razón se considera a la energía interna como una función de estado, que se mide en J y se simboliza por U, el cambio de energía interna es 𝛥𝘜 = 𝘜𝑓 − 𝘜𝑖, entonces se puede escribir la primera ley de la termodinámica: 𝛥𝘜 = 𝘜𝑓 − 𝘜𝑖 = 𝑄 + 𝑊

(13)

En la ecuación Q es positivo (negativo) si se le agrega (quita) calor al sistema y W es positivo cuando el sistema realiza trabajo y negativo cuando se realiza trabajo sobre el sistema. La forma correcta de escribir la ecuación es considerando diferenciales, ya que si se le agrega o quita una pequeña cantidad de calor dQ al sistema y se realiza una cantidad de trabajo diferencial dW por o sobre el sistema, la energía interna cambia en una cantidad dU: 𝑑𝘜 = 𝑑𝑄 + 𝑑𝑊

(14)

En escala microscópica, la energía interna de un sistema incluye la energía cinética y potencial de las moléculas que constituyen el sistema. Para un gas, el aumento de energía interna se asocia con el aumento de energía cinética de las moléculas, es decir con su temperatura. Al igual que en el caso de la mecánica, en termodinámica no interesa conocer la forma particular de la energía interna, sino que interesan solo sus variaciones ∆U. Por lo tanto, se puede elegir cualquier estado de referencia para la energía interna, ya que se han definido solo sus diferencias, no sus valores absolutos. En la ecuación, tanto dQ como dW son diferenciales inexactas, pero dU es una diferencial exacta.

3.3 APLICACIONES DE LA PRIMERA LEY DE TERMODINAMICA 3.3.1 Capacidad calorífica La cantidad de energía que se requiere para elevar la temperatura de una masa dada de una sustancia en una cantidad varía de una sustancia a otra.

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Así, la capacidad calorífica, C, de cualquier sustancia se define como la cantidad de energía que se requiere para elevar la temperatura de la sustancia en grado Celsius. (•Zemansky, 1985) Analizando este concepto desde la perspectiva de la primera ley de la termodinámica tenemos que para un proceso que ocurre en un sistema dado: 𝛥𝘜 = 𝑄 + 𝑊

(15)

O bien, si el proceso es infinitesimal 𝛥𝘜 = 𝛥𝑄 + 𝛥𝑊

(16)

Ahora bien, si el proceso es reversible 𝛥𝑊 se puede relacionar con las variables de estado del sistema a través de la ecuación y para procesos infinitesimales reversibles: 𝛥𝘜 = 𝛥𝑄 + ∑𝑛𝑖=1 𝑋𝑖𝛥𝑌𝑖

(17)

Esta ecuación permite calcular la cantidad de calor absorbida o cedida por un sistema termodinámico cuando éste sufre un proceso cuasi estático que cambie la energía interna del sistema por 𝑑𝘜 y sus variables extensivas 𝑑𝑌𝑖. Entonces: 𝐶=

𝛥𝑄 𝛥

𝐶 = (𝛥𝘜 − ∑𝑛𝑖=1 𝑋𝑖𝛥𝑌𝑖 )/𝛥

(18)

De aquí observar que existen una infinidad de valores de C para un sistema dado. 3.3.2 Ciclo de Carnot Se define ciclo de Carnot como un proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas, tal como se muestra en la figura. (•Zemansky, 1985) FIGURA 4: CICLO DE CARNOT

FUENTE:http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/carnot/carnot.ht

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Figura 1 Representación n grafica del ciclo de Carnot en un diagrama P V

FUENTE: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/carnot/carnot.htm

Tramo A-B isoterma a la temperatura T1 Tramo B-C adiabática Tramo C-D isoterma a la temperatura T2 Tramo D-A adiabática

3.4 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA 3.4.1 Variaciones de entropía en procesos irreversibles: Para calcular las variaciones de entropía de un proceso real (irreversible) hemos de recordar que la entropía (como la energía interna) depende solamente del estado del sistema. Una variación de entropía cuando el sistema pasa de un estado A a otro B de equilibrio depende solamente del estado inicial A y del estado final B. Para calcular la variación de entropía ΔS de un proceso irreversible entre dos estados de equilibrio, imaginamos un proceso reversible entre el estado inicial A y el estado final B y calculamos para este proceso 𝐵 𝑑𝑄

∆𝑆 = ∫𝐴

𝑇

(19)

La variación de entropía ΔS es siempre positiva para el sistema y sus alrededores en un proceso irreversible. La entropía de un sistema aislado que experimenta un cambio siempre se incrementa. En un proceso reversible la entropía del sistema aislado permanece constante. (Lienhard IV J.H., 2005 )

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Figura 2 Segunda Ley de la Termodinámica

FUENTE: http://slideplayer.es/slide/1549364/

Conducción térmica En el proceso de conducción del calor, el sistema está formado por un foco caliente a la temperatura Ta conectado mediante una barra a un foco frío a la temperatura Tb. La barra hecha de un material conductor del calor está perfectamente aislada. Se transfiere a través de la barra una cantidad de calor Q del foco caliente al foco frío. Como el foco frío absorbe calor, su entropía aumenta en Q/Tb. Al mismo tiempo, como el foco caliente pierde calor su variación de entropía es Q/Ta. Como Ta>Tb, la variación de entropía del sistema formado por la barra y los dos focos es positivo (• Alarcon Aguin, Granada Alvarez, & Vazquez Alfaya, 1999. 536 SIS)

∆𝑆 =

𝑑𝑄 𝑇𝑏

−

𝑑𝑄 𝑇𝑎

>𝑈

(20)

Figura 3 Conducción térmica

FUENTE: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/estadistica/termodinamica/segundo/segundo1.html

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Flujo Laminar

Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido. Se define como el movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente. En flujos laminares el mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular. El flujo laminar es típico de fluidos a velocidades bajas o viscosidades altas, mientras fluidos de viscosidad baja, velocidad alta o grandes caudales suelen ser turbulentos. El número de Reynolds es un parámetro adimensional importante en las ecuaciones que describen en qué condiciones el flujo será laminar o turbulento. En el caso de fluido que se mueve en un tubo de sección circular, el flujo persistente será laminar por debajo de un número de Reynolds crítico de aproximadamente 2040. (• Segura J., 1990) Figura 4 Flujo laminar

FUENTE: https://www.esss.co/blog/es/flujo-turbulento/

Flujo Transciente

El flujo transitorio o transiente se define como un régimen de flujo donde/cuando el radio de propagación de las ondas de presión del pozo no ha llegado a ningún límite del reservorio o yacimiento. Durante el flujo transiente, la presión en desarrollo es pequeña en relación con el tamaño del reservorio. Por lo tanto, el reservorio actúa como un reservorio infinitamente grande desde el punto de análisis de presión transitoria. Suponiendo que el flujo de petróleo sea de una sola fase en el yacimiento, varias soluciones analíticas se han desarrollado para describir el comportamiento de flujo transitorio. (• Segura J., 1990)

Figura 5 Flujo transiente

FUENTE: https://www.youtube.com/watch?v=6h5Vpg8A5Qs

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Flujo Turbulento

En mecánica de fluidos, se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos periódicos, (no coordinados) como por ejemplo el agua en un canal de gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una partícula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de la misma es impredecible, más precisamente caótica. (• Segura J., 1990)

Figura 6 Flujo Turbulento

FUENTE: https://neetescuela.org/flujo-turbulento-y-laminar/

IV. EXPERIMENTOS 4.1 Turbina de vapor Una turbina de vapor es una turbomáquina motora, que transforma la energía de un flujo de vapor en energía mecánica a través de un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido de trabajo (entiéndase el vapor) y el rodete, órgano principal de la turbina, que cuenta con palas o álabes los cuales tienen una forma particular para poder realizar el intercambio energético. En una turbina se pueden distinguir dos partes, el rotor y el estator. El rotor está formado por ruedas de álabes unidas al eje y que constituyen la parte móvil de la turbina. El estátor también está formado por álabes, no unidos al eje sino a la carcasa de la turbina. ∆ℎ =

𝑤22 −𝑤12 2

Donde: 𝑤, 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑡𝑖𝑣𝑎 ∆ℎ, 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝𝑖𝑎

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FIGURA 11 TURVINA VAPOR

FUENTE: https://es.wikipedia.org/wiki/Turbina_de_vapor

Aunque la energía tome muchas formas, la cantidad total de energía es constante, y cuando la energía desaparece en una forma, aparece simultáneamente en otras formas.

4.1.1 Aplicación en la primera ley de la termodinámica. Aunque la energía tome muchas formas, la cantidad total de energía es constante, y cuando la energía desaparece en una forma, aparece simultáneamente en otras formas.

4.1.2 Aplicación en la segunda ley de la termodinámica.  Ningún equipo puede funcionar de modo tal que su único efecto (en el sistema y sus alrededores) sea convertir completamente todo el calor adsorbido por el sistema en trabajo hecho por el sistema.  No existe ningún proceso que consista exclusivamente en la transferencia de calor de un nivel de temperatura a otro mayor. 4.1.2.1Materiales:  Lata de desodorante o gaseosa  Hélice de tecnopor  Alambre  Pegamento  Tubo de metal  Agua  Velas  Fosforo  Cucharitas de plástico.

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4.1.3 Procedimiento experimental Acondicionamiento de la lata Se toma una lata de desodorante, se le hace un pequeño agujero en la parte superior de manera que entre un tubo de plástico (chimenea). Se fabrica una hélice de tecnopor con las cucharitas de plástico. Seguidamente el tubo y la hélice se acomodadas de manera que el vapor que sale del tubo impacte de manera directa sobre la hélice. Se procede a introducir agua en la lata un aproximado de 50 ml, para luego acondicionar las velas y encenderla con un fosforo. Se calienta el agua en el interior de la lata, el agua hierve y comienza a generar vapor saturado el cual sale por el tubo, el cual impacta directamente sobre la hélice y empieza a moverse.

FIGURA 12 SISTEMA MAQUINA VAPOR

FUENTE:https://www.educaplay.com/en/learningresources/2231592/print/maquina_de_vapor.htm

Pastillas con vaso de agua a distintas temperaturas 4.2. Pastilla Efervescente Entre los ingredientes de los comprimidos efervescentes se encuentran el bicarbonato sódico y un ácido orgánico, como el cítrico, el ascórbico y el acetilsalicílico. Al entrar en contacto con el agua, el carbonato sódico se disocia en dos iones: el ion hidrogeno carbonato (HCO3-) y el ion sodio (Na+). El primero reacciona con el ácido de la pastilla y da lugar, entre otros compuestos, al dióxido de carbono (CO2), gas que forma pequeñas burbujas ascendentes y que explotan al entrar en contacto con el aire.

4.2.1 Materiales:  Tres vasos de precipitación de 250ml  Tres pastillas efervescentes 4.2.2 Procedimiento experimental 

Lavar los tres vasos de precipitación.

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 

Añadir agua a cada vaso; al primero a 66℃, al segundo a 16 ℃ y para al tercero a 5℃ Añadir a cada vaso la pastilla efervescente y observar las reacciones en cada vaso.

Figura 13 vasos con agua de distintas temperaturas

FUENTE: PROPIA

Explicación: El caso más simple de producción de entropía se da cuando tenemos calor que pasa de un cuerpo caliente a uno frío. Si tenemos dos focos a temperaturas T1 y T2 y una cierta cantidad de calor Q pasa del 1 al 2, se produce una disminución de entropía en el primero

Un aumento en el segundo

Resultando una variación neta en el universo

Para que este proceso sea posible, debe ser T1 > T2, como afirma el enunciado de Clausius. Normalmente las temperaturas de los focos pueden estar cambiando en el tiempo (por ejemplo, un café que se va enfriando tiene una temperatura que se acerca 17

exponencialmente a su valor final). En ese caso debemos considerar el ritmo al que se produce la entropía

Midiéndose el ritmo de producción en el SI en (J/K) /s = W/K. Como modelo de cómo ocurre esta producción de entropía podemos considerar la conducción de calor. Si los dos focos térmicos están separados por una lámina conductora del calor, para la que se verifica la ley de Fourier

Estando uno de sus lados a una temperatura T1 y el otro a temperatura T2. Aquí suponemos el sentido del flujo de calor del medio 1 al 2 y ΔT = T2 − T1. En este caso el ritmo de producción de entropía

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V. CONCLUCIONES 

Se ha logrado demostrar la primera ley de la termodinámica mediante los laboratorios realizados que nos dieron a comprender que existe en el proyecto un sistema termodinámico en equilibrio.



Se demostró mediantes los experimentos realizados que en la turbina de vapor se haya la existencia de la primera y segunda ley de la termodinámica Se demostró la existencia de la segunda ley de la termodinámica en el experimento de la pastilla efervescente en los vasos a distinta temperatura Describimos y explicamos el significado de entropía relacionado al grado de disociación molecular perteneciente a la segunda ley de la termodinámica. Hemos descrito detalladamente todos los procesos involucrados al realizarse el experimento definiendo términos de flujo laminar, transciende y turbulento además de las relaciones de presión volumen y temperatura observados.



 

19

VI. BIBLIOGRAFÍA 

Alarcon Aguin, J. M., Granada Alvarez, E., & Vazquez Alfaya, M. E. (1999. 536 SIS). Simulacion y calculo de ciclos termodinamicos. Ed. Bellisco.



Segura J., y. R. ( 1990). Problemas de Termodinamica Tecnica. Ed. Reverte.



Zemansky, M. W. (1985). Calor y termodinámica. Madrid:: McGraw-Hil.



A.J.:, C. ( 1990.). Transmision de calor,3a Edicion,. , Madrid,: Editorial Libreria Editorial Bellisco.



Lienhard IV J.H., L. V. (2005 ). A heat transfer textbook. Obtenido de Phlogiston Press: (http://web.mit.edu/lienhard/www/ahtt-esp.html)



Yunus A, Ç. ((2009). ). Temodinámica, 6ta edición. . Mc Graw Hill.



H. Callen (1985) Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, Wiley, NY.



A. Bejan, (2006). 'Advanced Engineering Thermodynamics', Wiley. ISBN 0-47167763-9

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