INFORME

CURSO: METALÚRGIA Y GESTIÓN DEL MEDIO AMBIENTE

PROFESOR: ING MANUEL CABRERA SANDOVAL

ALUMNO: NICKEL DE LA CRUZ FORTUNA 01113350

Ciudad Universitaria, 2010

LIMA-PERÚ

Leyes de la termodinámica

Primera ley de la termodinámica

También conocida como principio de conservación de la energía para la termodinámica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará. Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energía necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entre trabajo y energía interna. Fue propuesta por Nicolas Léonard Sadi Carnot en 1824, en su obra Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia, en la que expuso los dos primeros principios de la termodinámica. Esta obra fue incomprendida por los científicos de su época, y más tarde fue utilizada por Rudolf Clausius y Lord Kelvin para formular, de una manera matemática, las bases de la termodinámica.

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

Eentra − Esale = ΔEsistema

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

U = Q + W

Segunda ley de la termodinámica

Esta ley arrebata 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 (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrarse en un pequeño volumen). También 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.

Tercera ley de la termodinámica

La Tercera de las leyes de la termodinámica, propuesta por Walther Nernst, afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos. Puede formularse también como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor constante específico. La entropía de los sólidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero absoluto. No es una noción exigida por la Termodinámica clásica, así que es probablemente inapropiado tratarlo de “ley”. Es importante recordar que los principios o leyes de la Termodinámica son sólo generalizaciones estadísticas, válidas siempre para los sistemas macroscópicos, pero inaplicables a nivel cuántico. El demonio de Maxwell ejemplifica cómo puede concebirse un sistema cuántico que rompa las leyes de la Termodinámica. Asimismo, cabe destacar que el primer principio, el de conservación de la energía, es la más sólida y universal de las leyes de la naturaleza descubiertas hasta ahora por las ciencias.

Ley cero de la termodinámica

El equilibrio termodinámico de un sistema se define como la condición del mismo en el cual las variables empíricas usadas para definir o dar a conocer un estado del sistema (presión, volumen, campo eléctrico, polarización, magnetización, tensión lineal, tensión superficial, coordenadas en el plano x , y) no son dependientes del tiempo. A dichas variables empíricas (experimentales) de un sistema se las conoce como coordenadas térmicas y dinámicas del sistema. El principio cero de la termodinámica se puede enunciar como sigue: si dos sistemas A y B están en equilibrio termodinámico con un tercero C, A y B están en equilibrio termodinámico entre sí. Este principio fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado formalmente hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibiese el nombre de principio cero.

Sistema termodinámicoUn sistema termodinámico es una parte del Universo que se aísla para su estudio. Este aislamiento se puede llevar a cabo de una manera real, en el campo experimental, o de una manera ideal, cuando se trata de abordar un estudio teórico.

Clasificación

Sistema aislado, que es aquel que no intercambia ni materia ni energía[2] con su entorno. Un ejemplo de este clase podría ser un gas encerrado en un recipiente de paredes rígidas lo suficientemente gruesas (paredes adiabáticas) como para considerar que los intercambios de energía calorífica[3] sean despreciables, ya que por hipótesis no puede intercambiar energía en forma de trabajo.

Sistema cerrado. Es el que puede intercambiar energía pero no materia con el exterior. Multitud de sistemas se pueden englobar en esta clase. El mismo planeta Tierra[4] puede considerarse un sistema cerrado. Una lata de sardinas también podría estar incluida en esta clasificación.[5]

Sistema abierto. En esta clase se incluyen la mayoría de sistemas que pueden observarse en la vida cotidiana. Por ejemplo, un vehículo motorizado es un sistema abierto, ya que intercambia materia con el exterior cuando es cargado, o su conductor se introduce en su interior para conducirlo, o es cargado de combustible en un repostaje, o se consideran los gases que emite por su tubo de escape pero, además, intercambia energía con el entorno. Sólo hay que comprobar el calor que desprende el motor y sus inmediaciones o el trabajo que puede efectuar acarreando carga.

Entalpía

(del prefijo en y del griego "enthalpos" (ενθαλπος) calentar) es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, o sea, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.

Entropía (termodinámica)

La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos. En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es la magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural. La palabra entropía procede del griego (ἐντροπία) y significa evolución o transformación. Fue Rudolf Clausius quien le dio nombre y la desarrolló durante la década de 1850.

El concepto de Sistema Como definición de sistema se puede decir que es un conjunto de elementos con relaciones de interacción e interdependencia que le confieren entidad propia al formar un todo unificado. Un sistema puede ser cualquier objeto, cualquier cantidad de materia, cualquier región del espacio, etc., seleccionado para estudiarlo y aislarlo (mentalmente) de todo lo demás. Así todo lo que lo rodea es entonces el entorno o el medio donde se encuentra el sistema

FronteraLa frontera es el límite físico del sistema dentro del resto del universo. Incluye aquellas partes del universo con más correlaciones entre ellas mismas que con el resto del universo. Es a través de esta frontera por donde pasa toda comunicación con el entorno del sistema.

EntornoEl entorno de un sistema es aquella parte del universo que está en comunicación con el sistema, pero que no es parte del sistema.

HolismoEl holismo (del griego ὅλος [holos]; todo, entero, total) es la idea de que todas las propiedades de un sistema dado, (por ejemplo, biológico, químico, social, económico, mental o lingüístico) no pueden ser determinados o explicados por las partes que los componen por sí solas. El sistema como un todo determina cómo se comportan las partes. Como adjetivo, holística significa una concepción basada en la integración total frente a un concepto o situación.

El principio general del holismo fue resumido concisamente por Aristóteles en su metafísica. El todo es más que la suma de sus partes (1045 a.C.).

Se puede definir como el tratamiento de un tema que implica todos sus componentes, con sus relaciones invisibles por los cinco sentidos, pero evidentes igualmente. Se usa como una tercera vía o un nuevo enfoque a un problema. El holismo enfatiza la importancia del todo, que es más grande que la suma de las partes (propiedad de sinergia), y da importancia a la interdependencia de éstas.

Trata de presentarse directamente como un axioma para el nuevo planteamiento que se proponga resolver y a veces no es expuesto como una hipótesis. Este es su principal problema de validación, al ver si tiene las propiedades del método científico

HolónUn holón es un sistema o fenómeno que es un todo en sí mismo así como es parte de un sistema mayor. Cada sistema puede considerarse un holón, ya sea una partícula subatómica o un planeta. En un ámbito no físico, las palabras, ideas, sonidos, emociones y todo lo que puede identificarse es a la vez parte de algo y a la vez está conformado por partes.Dado que un holón está encuadrado en todos mayores, está influido por que influye a los todos mayores. Y dado que un holón contiene subsistemas o partes está influido a su vez por e influye a estas partes. La información fluye bidireccionalmente entre sistemas menores y mayores. Con esta bidireccionalidad del flujo de información, el sistema empieza a desmoronarse: los todos no reconocen depender de sus partes subsidiarias y las partes no reconocen más la autoridad organizativa de los todos.Una jerarquía de holones recibe el nombre de holoarquía. El modelo holoárquico puede entenderse como un intento de modificar y modernizar las percepciones de la jeararquía natural.Los holones junto con los informones se emplean en el estudio de funciones cognitivas asociadas a la conciencia, en determinadas ramas de investigación en informática. En el sentido de autosemejanza, los holones tienen gran similitud con las fractales.

Caja Negra:La caja negra se utiliza para representar a los sistemas cuando no sabemos que elementos o cosas componen al sistema o proceso, pero sabemos que a determinadas corresponden determinadas salidas y con ello poder inducir, presumiendo que a determinados estímulos, las variables funcionaran en cierto sentido.

Diferencias entre eficiencia y eficaciaA veces se suele confundir la eficiencia con eficacia, y se les da el mismo significado; y la realidad es que existe una gran diferencia entre ser eficiente y ser eficaz.

Podemos definir la eficiencia como la relación entre los recursos utilizados en un proyecto y los logros conseguidos con el mismo. Se entiende que la eficiencia se da cuando se utilizan menos recursos para lograr un mismo objetivo. O al contrario, cuando se logran más objetivos con los mismos o menos recursos.

Por ejemplo: se es eficiente cuando en 12 horas de trabajo se hacen 100 unidades de un determinado producto. Ahora, se mejora la eficiencia si esas 100 unidades se hacen en sólo 10 horas. O se aumenta a eficiencia si en 10 horas se hacen 120 unidades. Aquí vemos que se hace un uso eficiente de un recurso (tiempo), y se logra un objetivo (hacer 100 o 120 productos)

Respecto a la eficacia, podemos definirla como el nivel de consecución de metas y objetivos. La eficacia hace referencia a nuestra capacidad para lograr lo que nos proponemos.

Ejemplo: se es eficaz si nos hemos propuesto contribuir un edificio en un mes y lo logramos. Fuimos eficaces, alcanzamos la meta.

La eficacia difiere de la eficiencia en el sentido que la eficiencia hace referencia en la mejor utilización de los recursos, en tanto que la eficacia hace referencia en la capacidad para alcanzar un objetivo.

Podemos ser eficientes sin ser eficaces y podemos ser eficaces sin ser eficientes. Lo ideal sería ser eficaces y a la vez ser eficientes.

Se puede dar el caso que se alcanzó la meta de construir una autopista en un semana tal como se había previsto (fuimos eficaces), pero para poder construir la autopista, se utilizaron mas recursos de lo normal (no fuimos eficientes).

Caso contrario, se utilizaron un 10% menos de los recursos previstos para construir la autopista pero no se logró terminar en una semana (fuimos eficientes pero no eficaces).

Lo ideal sería construir la autopista en una semana y utilizar el 100% de los recursos previstos. En este caso seriamos tanto eficaces como eficientes.

ECOLOGÍAEs el estudio de los sistemas a un nivel en el cual los individuos u organismos completos pueden ser considerados elementos de interacción, ya sea entre ellos, ya sea con el ambiente. También se la denomina biología de los sistemas. *Es la ciencia que estudia las relaciones de los organismos entre sí y con el medio ambiente en que viven. *Es la rama de la biología que estudia las relaciones entre los organismos y su medio ambiente. *Es una aproximación básica a la conservación de los recursos y recibe el aporte de otras ciencias, tales como: bioquímica, genética, citología y fisiología. *Está en el "cruce" entre la zoología y la botánica. *La base empírica de la Ecología se da en el mayor número de oportunidades para la conservación de la vida de los organismos en el ambiente. *El contenido de la Ecología puede ser dividido por diversas vías; por ejemplo: Tipo de ambiente (interrelaciones tierra-aguas). Tipo de organismo. (plantas-animales). Nivel de complejidad e interrelaciones.

BIOSFERA.Fina capa de cobertura de la Tierra que contiene el sustento de la vida.

ECOSISTEMA*Es el conjunto de comunidades (conjunto de especies) faunísticas y florísticas afines entre sí, o correlacionadas por sus características estructurales y funcionales y sometidas a la influencia similar de los factores bióticos y abióticos. *Unidad ecológica en la cual un grupo de organismos interactúa con el ambiente. *Unidad formada por la totalidad de organismos que ocupan un medio físico concreto (un lago, un valle, un río, un arrecife de coral, etc.) que se relacionan entre sí y también con el medio. *Sistema conformado por una o más comunidades básicas con el medio físico que las rodea en una zona determinada. Presenta una estructura de funcionamiento y autorregulación, como resultado de las múltiples acciones recíprocas entre todos sus componentes. *Complejo dinámico de comunidades de plantas, animales, hongos y microorganismos, y el medio ambiente no viviente vinculado con él, que hace de él una unidad ecológica.

COMUNIDAD*Conjunto de seres vivos que pueblan un territorio determinado, caracterizado por las interrelaciones que estos organismos tienen entre sí y con su entorno. *Grupo integrado de especies que habitan en determinada zona; los organismos de determinada comunidad se influyen mutuamente en materia de distribución, abundancia y evolución. (Una comunidad humana es un grupo social de cualquier tamaño cuyos miembros viven en determinada localidad).

POBLACIÓN Grupo de individuos con un ancestro común, que tienden en mucho mayor medida a formar parejas entre sí, más bien que con individuos de otro grupo del mismo género.

META (Objetivo general): En todo proyecto existe sólo una meta general a alcanzar

OBJETIVOS (Objetivo específico): para poder llevar a cabo la META especificada anteriormente deben alcanzarse hitos parciales o fases. La suma de los mismos producirá como resultado final (si se hace bien) el cumplimiento de la meta general planteada. Los objetivos son más específicos y orientados a la acción.