MIA_Termodinámica by shirley cordova

I.E. “NUESTRA SEÑORA DEL ROSARIO” I.E. “NUESTRA SEÑORA Hermanas Dominicas de laDEL ROSARIO” Inmaculada Concepción Hermanas Dominicas de la

Inmaculada Concepción

Módulo de Aprendizaje Interactivo “Termodinámica”

Termodinámica 5º Grado “E”

FISICA MODULO INTERACTIVO DE APRENDIZAJE “Termodinámica” I.E. “Nuestra Señora del Rosario”

Docente: Shirley Córdova García Responsables: -

Yvett Martinez Unzueta Stefany Mendoza Rojas Mariana Miñope Fiestas Marybeth Monteza Olivera Karol Ojeda Yovera

Chiclayo – Perú 2012

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Termodinámica 5º Grado “E”

PRESENTACIÓN En el presente MIA (Módulo Interactivo de Aprendizaje), se ha recopilado datos, conceptos, experiencias; y, mediante un proceso indagatorio, se obtuvieron diversos tipos de información, que fueron comprobando a medida que

iban

experimentando.

Esto

servirá

paracomplementar el proceso cognitivo llevado en las aulas. Gracias al MIA, usted podrá experimentar por sí mismo y de manera sencilla, el tema abarcado en la Termodinámica. La física, suele no gustarle a muchos, pero con la ayuda de este módulo, tendrás unos saberes básicos en el tema, y no existe una mejor manera de aprender que las experiencias. Este módulo incluye experiencias de laboratorio que se realizan con material no estructurado, lo que facilita el aprendizaje, no solo en el aula sino también en casa. Las alumnas de la Institución Educativa: “Nuestra Señora del Rosario”, mediante un arduo esfuerzo colectivo, han elaborado este material educativo, contribuyendo así con el aprendizaje de los estudiantes, y que apoyará a superar deficiencias registradas durante su trayectoria escolar. CHICLAYO, SETIEMBRE 2012 Alumnas Responsables

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INTRODUCCIÓN La termodinámica es de vital importancia en nuestras vidas ya que estudia

energía,

almacenaje

sus

diferentes

transformaciones; en particular, la transformación de la energía calorífica (calor) en otras formas de energía y viceversa. Se enfatiza la relación entre calor y temperatura como consecuencia de la capacidad del ser humano de distinguir la existencia de "cuerpos calientes" y "cuerpos fríos". Se torna importante la observación y la experimentación con aparatos térmicos que permiten comprender la importancia de los procesos termodinámicos en nuestro entorno y como estos afectan el medio en que vivimos y de allí presentar alternativas de mejoramiento en la conservación del ambiente. Este módulo tiene propósito central que los alumnos y alumnas estudien la Termodinámica desde la perspectiva del área de Física, y se comprometan a aplicarlo para el mejoramiento de la calidad de vida. A través de este parámetro se incorporan, entre ellos, los conceptos de calor, temperatura, teoría cinética de los gases, entropía y desorden; todo ello, a realizar por medio

actividades

que

favorecen

desarrollo

habilidades

intelectuales, actitudinales y valores. A partir de este módulo, se propone inducir al alumno y alumna al conocimiento de los estados de la materia y su aplicación en el hogar y la industria.

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TERMODINÁMICA Es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental. Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema, o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico; otras magnitudes tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también pueden ser tratadas por medio de la termodinámica. la termodinámica no se ocupa de ofrecer una interpretación física de sus magnitudes. La primera de ellas, la energía interna, se acepta como una manifestación macroscópica de las leyes de conservación de la energía a nivel microscópico, que permite caracterizar el estado energético del sistema macroscópico. El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son los principios de la termodinámica, que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas en forma de calor o trabajo, y que sólo puede hacerse de una determinada manera. También se introduce una magnitud llamada entropía, que se define como aquella función extensiva de la energía interna, el volumen y la composición molar que toma valores máximos en equilibrio: el principio de maximización de la entropía define el sentido en el que el sistema evoluciona de un estado de equilibrio a otro. Es la mecánica estadística, íntimamente relacionada con la termodinámica, la que ofrece una interpretación física de ambas magnitudes: la energía interna se identifica con la suma de las energías individuales de los átomos y moléculas del sistema, y la entropía mide el grado de orden y el estado dinámico de los sistemas, y tiene una conexión muy fuerte con la teoría de información. En la termodinámica se estudian y clasifican las interacciones entre diversos sistemas, lo que lleva a definir conceptos como sistema termodinámico y su contorno. Un sistema termodinámico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre sí mediante las ecuaciones de estado. Éstas se pueden combinar para expresar la energía interna y los potenciales termodinámicos, útiles para determinar las condiciones de equilibrio entre

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sistemas y los procesos espontáneos.

LEYES DE TERMODINAMICA

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA También conocida como principio de conservación de la energía para la termodinámica Permite que un sistema cambie de un estado inicial de equilibrio, a un estado final de equilibrio, en un camino determinado, siendo el calor absorbido por el sistema y el trabajo hecho por el sistema también permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna

La ecuación general de la conservación de la energía es la siguiente:

Que aplicada a la termodinámica teniendo en cuenta el criterio de signos termodinámico, queda de la forma:

Donde U es la energía interna del sistema (aislado), Q es la cantidad de calor aportado al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema. Esta última expresión es igual de frecuente encontrarla en la forma ∆U = Q + W. Ambas Módulo de Aprendizaje Interactivo “Termodinámica”

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expresiones, aparentemente contradictorias, son correctas y su diferencia está en que se aplique el convenio de signos IUPAC o el Tradicional (véase criterio de signos termodinámico).

SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA : Esta ley marca la dirección en la que deben llevarse a cabo los procesos termodinámicos y, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energía de un tipo en otro sin pérdidas. De esta forma, la segunda ley impone restricciones para las transferencias de energía que hipotéticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta sólo el primer principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud física llamada entropía, de tal manera que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energía con su entorno), la variación de la entropía siempre debe ser mayor que cero. Debido a esta ley también se tiene que el flujo espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio térmico. La aplicación más conocida son las máquinas térmicas construidas, fueron dispositivos muy eficientes. Solo una pequeña fracción del calor absorbido de la fuente de la alta temperatura se podía convertir en trabajo útil

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TERCERA LEY DE TERMODINAMICA En el análisis de muchas reacciones químicas es necesario fijar un estado de referencia para la entropía. Sobre la base de las observaciones hechas por Nernst y por otros, Planck estableció la tercera ley de la termodinámica en 1912, así: La entropía de todos los sólidos cristalinos perfectos es cero a la temperatura de cero absoluto. Un cristal “perfecto” es aquel que esta en equilibrio termodinámica. En consecuencia, comúnmente se establece la tercera ley en forma más general, como: La entropía de cualquier sustancia pura en equilibrio termodinámico tiende a cero a medida que la temperatura tiende a cero.

EQUILIBRIO TERMICO

Si en el universo se alcanzara el equilibrio y existiera en todos los lugares la misma temperatura eso supondría la muerte, la quietud, la falta de cambio.

Todos los cuerpos tienen una energía llamada energía interna. La cantidad de energía interna de un cuerpo es muy difícil de establecer ya que las partículas que forman un cuerpo tienen energías muy variadas. Tienen energías de tipo eléctrico, de rotación, de traslación y vibración debido a los movimientos que poseen,

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energías de enlace (que pueden dar posibles reacciones químicas) e incluso energía 2 .... Lo más fácil de medir es la variación de energía en un proceso de transformación concreto y si el proceso es sólo físico mucho mejor. (Ejemplos: calentamiento, cambios de estado...). Al poner en contacto dos cuerpos a distinta temperatura, el de mayor temperatura cede parte de su energía al de menos temperatura hasta que sus temperaturas se igualan. Se alcanza así lo que llamamos "equilibrio térmico". La energía calorífica (calor) no pasa del cuerpo que tiene más energía al que tiene menos sino del que tiene mayor temperatura al que la tiene menor.

VARIABLES TERMODINÁMICAS

Las variables que tienen relación con el estado interno de un sistema, se llaman variables termodinámicas o coordenadas termodinámicas, y entre ellas las más importantes en el estudio de la termodinámica son:

    

la masa el volumen la densidad la presión la temperatura

En termodinámica es muy importante estudiar sus propiedades, las cuáles podemos dividirlas en dos:

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Propiedades intensivas: Son aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema, por lo que su valor permanece inalterado al subdividir el sistema inicial en varios subsistemas, por este motivo no son propiedades aditivas.



Propiedades extensivas: Son las que dependen de la cantidad de sustancia del sistema, y son recíprocamente equivalentes a las intensivas. Una propiedad extensiva depende por tanto del «tamaño» del sistema. Una propiedad extensiva tiene la propiedad de ser aditiva en el sentido de que si se divide el sistema en dos o más partes, el valor de la magnitud extensiva para el sistema completo es la suma de los valores de dicha magnitud para cada una de las partes.

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EXPERIENCIAS DE LABORATORIO I: Teoría Cinética APRENDIZAJE ESPERADO: 

Demostrar la teoría cinética a través de experiencias como actúa la teoría cinética en los gases.

HIPOTESIS: 

Demostrar que la teoría cinética dice que las moléculas están en continuo movimiento.

FOCALIZACIÓN: 

¿Qué es la Teoría Cinética?

La teoría cinética de los gases es una teoría física que explica el comportamiento y propiedades macroscópicas de los gases a partir de una descripción estadística de los procesos moleculares microscópicos. Explica las propiedades de cada estado, así como los cambios entre ellos, mediante un modelo de partículas en movimiento



¿Qué es una molécula?

Una molécula es una agrupación de átomos y constituye la mínima unidad de un elemento que puede subsistir de manera independiente. Mediante la afinidad química, los átomos se unen entre si forman moléculas, que tienen un tamaño de alrededor de un millonésimo de milímetro. La afinidad de los átomos depende de la cantidad de electrones que giren alrededor del núcleo. Los átomos que tienen en la orbita externa ocho electrones no se unen a ningún otro elemento, dado que se encuentran equilibrados; estos constituyen los llamados gases nobles. A partir de moléculas de agua, amoniaco, metano y otros compuestos surgió la

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vida en nuestro planeta. Se formaron organismos simples que fueron evolucionando a través de millones de años para llegar a la biodiversidad actual.

¿Cómo se llaman los cambios de estado de la materia?



-El paso de sólido a líquido que se llama fusión. Ejemplo el hielo a agua líquida se funde. -El paso de líquido a gas que se llama vaporización. Ejemplo el agua líquida pasa a vapor de agua - El paso de sólido a gas que se llama sublimación. Ejemplo el azufre o los yodos sólidos al calentarlos pasan directamente a gas. - El paso de gas a líquido que se llama condensación. Ejemplo en los días fríos de invierno el vapor de agua de la atmósfera se condensa en los cristales de la ventana que se encuentran fríos o en el espejo del cuarto de baño. -El paso de líquido a sólido que se llama solidificación. Ejemplo el agua de una cubitera dentro del congelador se solidifica formando cubitos de hielo. -El paso de gas a sólido que se denomina solidificación regresiva.

EXPLORACION: 

Experiencia 1: 

Materiales:  Mechero  Rejilla con advesto  Agua Caliente  Matraz  Globo  Objeto de metal  Pinzas

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

Procedimiento:  Inflar el globo y someterlo al calor  Colocar el Matraz con el agua y colocarla sobre la rejilla con advesto y el mechero.  Con las pinzas sostener el objeto de metal y también someterla al calor el globo inflado y el matraz con el agua.



Resultados : Las fuerzas que intervienen en el movimiento de las partículas son de dos tipos, atractivas (que tienden a mantener unidas las partículas) y repulsivas (que intentan separarlas).



Experiencia 2: 

Materiales:  Agua Fría  Agua Caliente  Tinta



Procedimiento:  Verter unas gotas de tinta en envase de agua fría  Verter unas gotas de tinta en envase de agua caliente



Resultados : Si dejamos caer una gota de tinta en el recipiente con agua fría vemos que la tinta se difunde lentamente. Si a la vez dejamos caer una gota de tinta en el recipiente con agua caliente observaremos que la tinta se mezcla con el agua con mayor rapidez.



Experiencia 3: 

Materiales:  1 globo  1 vaso de vidrio  1 vela encendida  1 recipiente con agua

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

Procedimiento:  Calentar el vaso de vidrio con la vela.  Colocar el globo sobre el vaso de vidrio haciendo presión.  Luego colocar el vaso en el recipiente de agua fría. - Retirar el vaso y levantar el globo.



Resultados :

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Observamos que al meter el vaso en el recipiente con agua el aire atrapado en el interior se enfría rápidamente y disminuye la presión. Luego retiramos el vaso y al levantarlo se puede ver que el globo se mete ligeramente en el interior del vaso empujado por la diferencia de presión; por eso se explica que no se cae.

APLICACIÓN: 

Representa, los tres estados de la materia e indica los nombres de cambio de estado

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¿Qué diferencia existe entre evaporización y ebullición?

 -

La ebullición es el proceso físico en el que un líquido pasa a estado gaseoso. Se realiza cuando la temperatura de la totalidad del líquido iguala el punto de ebullición del líquido a esa presión.

Este proceso es muy distinto a la evaporación, que es paulatino y para el que no es necesario el calentamiento de toda la masa. Este proceso es también el inverso a la condensación.

La evaporización es rara pero importante e indispensable en la vida cuando se trata del agua, que se transforma en nube y vuelve en forma de lluvia, nieve.



¿Por qué una sustancia como el agua puede encontrarse en los tres estados? ¿Qué le ocurre a sus moléculas?

En el estado solido las partículas están ordenadas y se mueven oscilando alrededor de sus posiciones. A medida que calentamos el agua, las partículas ganan energía y se mueven más deprisa, pero conservan sus posiciones.

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II: Gases Ideales

APRENDIZAJE ESPERADO: 

Aprenderemos que son gases ideales a través de experiencias y como es que interactúan.

HIPOTESIS: 

Los gases ideales es un conjunto de partículas con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí.

FOCALIZACION: 

¿Qué es un gas ideal?

Un gas ideal es un gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio. Es un gas cuyas moléculas están totalmente libres, sin ninguna interacción entre ellas. Dichas moléculas se mueven con un movimiento rectilíneo, chocando entre sí y con las paredes del recipiente 

¿Qué nos indica la teoría cinética molecular?

Explica los cambios físicos suponiendo que las moléculas se mueven más o menos rápidamente y se acercan o se alejan unas de otras; pero estas moléculas no cambian, ya que las sustancias siguen siendo las mismas. Por ejemplo son cambios físicos los ocurridos en el azúcar cuando se disuelve en agua, o en el estaño al fundirse, el agua al hervir etc.

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EXPLORACION: 

Experiencia 4: 

Materiales:  1 botella  1 globo  Agua fría en un recipiente  Cubos de hielo  Agua caliente en un recipiente



Procedimiento:  Colocar en el pico de la botella un globo.  Introducirla en el recipiente con agua caliente  Cambiarlo al recipiente de agua fría y cubos de hielo



Resultados Porque cuando se le aumentó la temperatura al aire con el agua caliente, las moléculas comenzaron a separarse y tendieron a expandirse y ocupar un mayor espacio por eso el globo se inflo un poquito.y en cambio al agregarse agua fría las moléculas tendieron a contraerse ocupando un menor espacio es por eso que el globo se desinfla.



Experiencia 5:  Materiales:  1 lata de gaseosa  1 recipiente de agua fría  Un poco de agua a temperatura ambiente  Mechero  Procedimiento:  Calentar la lata de gaseosa con un poco de agua, hasta que el agua hierva  Ponerlo inmediatamente en el recipiente de agua fría

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 Resultados La lata se comprime totalmente al momento de meterla en el agua helada, esto sucede por que cuando esta hirviendo el agua se convierte en vapor y esto hace que las moléculas ocupen mucho mas espacio y al momento de sumergir la lata en el agua helada el vapor se condenso rápidamente dejando muy poco aire en la lata cuando el aire trata de ingresar a la lata para liberar las presiones no puede por que la boquilla esta sumergida en el agua y esta a la vez no puede ingresar rápidamente como el aire lo cual hace que la presión atmosférica aplaste totalmente la lata.

Experiencia 6:



 Materiales:  Una jeringa grande  Un globo 

Procedimiento:  Introducimos el globo en la jeringa.  Ponemos la parte inferior de la jeringa  Tapamos la parte superior  Apretamos la jeringa  Luego sin dejar de tapar la parte superior retiramos la parte inferior



Resultados Al momento de introducir al globo y apretarlo con la jeringa vemos que este se comprime disminuyendo su volumen y cuando jalamos la jeringa hacia afuera vemos que este aumenta su volumen demostrando la ley de Boyle que dice que el volumen de cierta masa de gas es inversamente proporcional ala presión, a una constante.

APLICACIÓN: 

¿Qué es un gas real? Son los gases que existen en la naturaleza, cuyas moléculas están sujetas a las fuerzas de atracción y repulsión. Solamente a bajas presiones y altas temperaturas las fuerzas de atracción son despreciables y se comportan

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como gases ideales Los gases reales no se expanden infinitamente, sino que llegaría un momento en el que no ocuparía más volumen. Esto se debe a que entre sus átomos / moléculas se establecen unas fuerzas bastante pequeñas, debido a los cambios aleatorios de sus cargas electrostáticas, a las que se llama fuerzas de Van der Waals.



¿En qué se diferencia un gas real de un gas ideal? Para un gas ideal la variable "z" siempre vale uno, en cambio para un gas real, "z" tiene que valer diferente que uno. -La ecuación de estado para un gas ideal, prescinde de la variable "z" ya que esta para un gas ideal, vale uno. Y para un gas real, ya que esta variable tiene que ser diferente de uno, así que la formula queda de esta forma: p.V = z.n.R.T. La ecuación de Van der Waals se diferencia de las de los gases ideales por la presencia de dos términos de corrección; uno corrige el volumen, el otro modifica la presión.

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III: Primera Ley de Termodinámica

APRENDIZAJE ESPERADO: 

Demostrar a través de experiencias como es que actúa la primera ley de termodinámica.

HIPOTESIS: 

Demostrar que segunda ley establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará.

FOCALIZACION: 

¿Que establece la primera ley de termodinámica y en que depende su estado?

Establece que un sistema cambie de un estado inicial de equilibrio a un estado final de Equilibrio , en un camino determinado, siendo el calor absorbido por el sistema y el trabajo . 

¿En qué consiste la primera ley de la termodinámica?

En que la enegia calorífica que se sunminstra a un sistema parte se convierte en trabajo y parte se utiliza variar su energía interna

EXPLORACION: 

Experiencia 7:     

Materiales: Vela Una tapa plástica Encendedor 2 globos

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 Procedimiento:  Inflamos un globo con aire y otro con un poco de agua  Prendemos la vela y usemos la tapa plástica como soporte  Sometemos cada globo al fuego de la vela  Resultados 

¿Por qué el globo que contiene agua no se revienta instantáneamente como el globo que contiene aire? Al acercar el globo con agua ala temperatura de la vela , sube la temperatura del globo y también del agua y el globo absorbe energía y eso ahce que no se reviente .



Experiencia 8:



Materiales:  Hélices de una avión de juguete (o algo que se le parezca)  15centímetros de alambre  Mechero  Un poco de agua  Una lata de gaseosa  Rejilla con advesto



Procedimiento:    



Poner la rejilla sobre el mechero En la lata, formar con el alambre y la hélice el siguiente montaje Colocar la lata sobre la rejilla Calentar

Resultado En esta experiencia recordamos la primera ley de la termodinámica que dice que la energía s epuede transformar de una u otra forma pero nose puede crear ni destruir En este caso es una maquina térmica dispositivo

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mecanico que trabaja con un sistema que evoluciona cíclicamente absorbiendo calor y generando trabajo asi el elipse gira.

APLICACIÓN : 

Enuncia e interpreta la primera ley de termodinámica La primera ley de termodinámica dice que la energía se intercambia cuando ocurren en diferente proceso también que la energía puede cambiar de una forma u otro pero no se crea ni se destruye



Da algunos ejemplos que se apliquen en la primera ley de termodinámica

Se pueden aplicar en: . Molino de papel . Comprensoras de aire . Turbinas

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IV: Segunda Ley de Termodinámica APRENDIZAJE ESPERADO: 

Demostrar con experiencias como es que actúa la segunda ley de la termodinámica

HIPOTESIS: 

Demostraremos que la materia y la energía no se pueden crear ni destruir, sí que se transforman.

FOCALIZACIÓN: 

¿Qué nos dice la segunda ley de la termodinámica? “La cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo”



¿Qué es la entropía? Es una magnitud física que permite, mediante cálculo, determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo.



¿En términos más sencillos como definirían el concepto de la segunda ley? No toda energía está destinada al trabajo, hay parte de ella que no se emplea en el proceso de desgaste de energía. Lo mismo pasa con el calor, no hay proceso alguno en donde se intercambie energía calorífica de un cuerpo frió a otro caliente, sino mutuamente y la energía liberada es llamada trabajo.

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EXPLORACION: 

Experiencia 9: 

Materiales:  Un recipiente con Hielos  Un recipiente con agua caliente



Procedimiento:  Echar el hielo al depósito con agua caliente



Resultados: “Este es un ejemplo de la forma en que se realiza un proceso. No es posible que al mezclar un cuerpo frío y uno caliente, el cuerpo frío añada calor a un cuerpo caliente o viceversa. Debido a la 2a ley de la termodinámica, el calor será

transferido

del

cuerpo

caliente al cuerpo frío y no al revés.” 

Experiencia 10: 

Materiales:  4 globos  Hilo resistente (para punto cruz)  Agua fría  Agua caliente  Agua a temperatura ambiente  4 velas



Procedimiento:  Llenar los globos con distintos elementos, uno con aire, uno con agua fría, otro con agua caliente y uno con agua a temperatura ambiente.

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 Colocar los globos sobre las velas  Observar lo que sucede 

Resultados: “La vela va calentando globo por

globo,

debido

elevado calor específico del agua este tiene que calentar lo suficiente para reventar; como el globo con aire, no tenía absolutamente nada de agua,

este

será

que

reventará primero; a él le seguirá el del agua caliente, porque al estar ya calentada el agua, este demorará menos en llegar al punto en donde el caucho del globo calienta. Por esta razón le seguirá en que se encontraba con agua a temperatura ambiente, y por ultimo quedará el de agua fría, ya que necesito mas energía para calentar.” 

Experiencia 11: 

Materiales:  1 cerveza a temperatura ambiente  Agua  Sal  Hielo  Depósito para colocar la cerveza



Procedimiento:  Colocamos en el recipiente agua con hielo  Colocamos una porción de sal.  Colocamos la cerveza y esperamos alrededor de 2 minutos.

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Resultados: “Al cabo de dos minutos, hemos podido notar y comprobar con el termómetro, que la temperatura ha variado; eso representa a la segunda Ley de Termodinámica que

nos

dice

instantáneo

que de

“El calor

flujo es

unidireccional, o sea va del cuerpo de mayor temperatura, al de menor temperatura”; ya que la sal necesita de energía para disolverse la tomará del agua pero a la vez del hielo, esto producirá que el hielo se disuelva y como parte de la energía no es usada elevará la temperatura del agua, y a la vez la de la botella. Y lo podemos comprobar al medir la temperatura de la cerveza con el termómetro.” APLICACIÓN: 

Da ejemplos acerca de la segunda ley de termodinámica  Una mancha de tinta dispersada en el agua no pueda volver a concentrarse en un pequeño volumen  Quemar un madero completamente de 100 gramos. Al quemarlo la cantidad de residuo no pesa completamente 100 gramos es menos  Ciclo de Refrigeración



¿Para qué se usa la segunda ley de termodinámica? La Segunda Ley de la Termodinámica tiene gran aplicación dentro del campo de la ingeniería, para predecir la eficiencia máxima de las máquinas térmicas, tales como las máquinas de vapor, los motores de combustión de los automóviles, las turbinas de gas, etc.

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¿Qué es conveniente tener en el desarrollo de la segunda ley de termodinámica? En el desarrollo de la segunda ley de la termodinámica es conveniente tener uncuerpo hipotético grande que pueda suministrar o absorber cantidades finitas decalor sin que sufra ningún cambio de temperatura, al que se le conoce como depósito de energía térmica.

Cuerpos con masas térmicas relativamente grandes pueden modelarse como depósitos de energía térmica

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AMPLIANDO NUESTROS CONOCIMIENTOS EN NUESTRO “LABORATORIO VIRTUAL TERMODINAMICO”

Dentro de este modulo también te queremos presentar una forma virtual de demostrar tus aprendizajes logrados 1. Ley de Boyle : La Ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente cuando la temperatura es constante.  

Si la presión aumenta, el volumen disminuye Si la presión disminuye, el volumen aumenta.

Alguna vez te has preguntado ¿porque ocurre esto?

Realiza el siguiente experimento virtual y responderás tus interrogantes.

http://www.educaplus.org/play-117-Ley-deBoyle.html?PHPSESSID=be496ddcccf6f3c22002e8b7ff372 0f2

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2. Ciclo de Carnot: Se define como un proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas, tal como mostramos en el siguiente grafico. Sigue las instrucciones que presenta esta pagina web y responde: ¿En que elementos podemos encontrar la función del ciclo de Carnot?

http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/mo re_stuff/flashlets/carnot.htm

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Actividad inicial 1

Lectura 1

El universo y la termodinámica El universo es una contradictoria constante, empezando desde preguntas y paradojas que surgen en nuestra vida cotidiana día con día. El nombre de la termodinámica viene del movimiento o transferencia ósea dinámica y del calor que significa termo. La ciencia de la termodinámica se desarrolló a principios del siglo XIX, antes de que se comprendiera la teoría atómica y molecular de la materia, como los primeros científicos que se dedicaron a la termodinámica solo tenían vagas nociones de los átomos y no sabían nada acerca de los electrones y otras partículas microscópicas, ya que todos los modelos que se emplearon recurrían a modelos macroscópicos como la presión, la temperatura, el trabajo, así como también los papeles que desempeñan cada uno de estos en la transformación de energía. La base de la termodinámica es la conservación de la energía y el hecho que el calor se transmite de lo caliente a lo frio. Esta ciencia proporciona la teoría básica de las máquinas térmicas, desde las turbinas de vapor hasta los reactores nucleares. Ningún cambio es posible si no es por un intercambio

genético,

por

una

transferencia de energía en algunos de sus formas. En este proverbio podemos deducir y cuantificar que la energía ya sea en procesos físicos o químicos pueden ser voluntarios o también ser provocados.

Módulo de Aprendizaje Interactivo “Termodinámica”

I.E. “NUESTRA SEÑORA DEL ROSARIO” Hermanas Dominicas de la Inmaculada Concepción

Termodinámica 5º Grado “E”

Hoy en día podemos decir que la termodinámica es la ciencia que estudia tanto la transformación de la energía siempre visto desde un punto macroscópico, siempre teniendo en cuenta que para ello tiene que relacionar tanto las propiedades de la materia en cualquiera de su comportamiento ya sea físico o químico. La termodinámica estudia la energía que produce toda la materia del universo en movimiento, la transferencia de esta energía y su capacidad para producir un trabajo. Los científicos dedicados a este tema se percataron que una máquina de movimiento “infinito” no era posible. Para entender perfectamente esto, la termodinámica se basa en tres leyes fundamentales y que son considerablemente aplicables, pues dichas leyes van a poder decretar que la energía del universo es constante y que la entropía que es la medida del desorden de un sistema, está siempre en aumento. Estas tres leyes no se van a proceder sino a deducir de nuestra particular experiencia y destreza, pues van a sintetizar las características universales de nuestros propios hábitos y costumbres realizadas cotidianamente Lectura disponible en: http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:El_Universo_y_la_Termodinamica.jpg

Actividad inicial 2

GUIA DE VISIONADO 1

Video: termodinámica Subido por: matiasgz84 Fecha de publicación: 12/09/2011 Duración: 20:44 Te invitamos a observar y analizar el contenido de este video: http://www.youtube.com/watch?v=HRNbrPbxBn4

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Termodinámica 5º Grado “E”

En este video conoceremos los conceptos básicos de la termodinámica de una manera más dinámica para poder entender el tema con más facilidad. Da una definición y explícala con tus propias palabras sobre termodinámica y da algunos ejemplos vistos en el video Considera que la visualización por sí misma de Sugerencia

una página web, no garantiza la obtención de los resultados pedagógicos esperados, por ello es necesario que mantengas un rol activo durante su visionado. Te sugerimos las siguientes actividades a realizar durante su visionado y así optimizar los procesos de esta actividad:

1. Tomar apuntes de los procesos que se explican a medida que va avanzando el video. 2. Volver a visionar el video si fuera necesario. 3. Elaborar una selección de apuntes de ideas relevantes sin olvidar los aspectos a considerar y que son motivo de la actividad, esto garantizará la calidad de la producción. 4. Elaborar preguntas sobre los aspectos no claros de la información presentada. 5. Si el trabajo es en equipo,

intercambien opiniones e información. Cuando se

sientan satisfechas con las respuestas, escríbanlas individualmente y compártalas en el aula participando voluntaria y activamente.

GUIA DE VISIONADO 2

Te invitamos a interactuar y analizar las leyes de la termodinámica en los siguientes videos:

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Video: primera ley de la termodinámica Subido por: uvigo Fecha de publicación: 08/09/2011 Duración: 10:40 Video: segunda ley de la termodinámica Subido por:uvigo Fecha de publicación:08/09/2011 Duración:14:20 Video: ley cero de la termodinámica Subido por:Aula24hB Fecha de publicación:07/10/2011 Duración:3:01

Termodinámica 5º Grado “E”

“Primera ley de la termodinámica o principio de la conservación de la energía”

“La cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo.” si tenemos dos cuerpos llamados A y B, con diferente temperatura los ponemos en contacto, en estos alcanzarán la misma temperatura. Si luego un tercer cuerpo C se pone en contacto con A y B, alcanzará la misma temperatura mientras estén en contacto

Escribe en tu cuaderno con tus propias palabras un concepto de lo que hayas entendido de los videos para cada ley de la termodinámica ¿Por qué se le conoce a la primera ley de termodinámica como principio de la conservación de la energía? ¿Cuál de estas tres leyes se dice que es la más importante?

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Termodinámica 5º Grado “E”

Encuentra las palabras en esta divertida sopa de letras… !!!

O M

M M

O M

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Termodinámica 5º Grado “E”

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS http://es.wikipedia.org/wiki/Segundo_principio_de_la_termodin%C3%A1mica

http://portal.perueduca.edu.pe/modulos/m_termodinamica1.0/index.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa

http://www.apuntescientificos.org/segunda-ley-qfi.html

http://www.monografias.com/trabajos/termoyentropia/termoyentropia.shtml

http://www.fing.edu.uy/if/cursos/fister/apoyo/notas/2ley.pdf

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