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Ciencias 8 Número d
Aulas sin 1
TALLER DE CIENCIAS NATURALES GRADO OCTAVO
Tema: Segunda Ley de la termodinámica y
máquinas térmicas
Lea y analice con detenimiento el siguiente texto y desarrolle en el cuaderno el taller que se encuentra al final del tema. Envíe fotos de todo el taller al correo electrónico del profesor [email protected]
Lectura
Un día, María sintió mucho
frío en un momento
determinado de la noche.
Entró a la cocina de su casa
manera de calentar las manos. ¿Por qué?
especificó que la energía interna siempre fluye de los cuerpos
con mayor temperatura a los objetos con menor temperatura.
de expresar la segunda Ley de la termodinámica. 14
OCTAVO
14
temperaturas se ponen en
contacto, la transferencia
es del objeto de mayor
temperatura al objeto de
menor temperatura.
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La segunda Ley de la termodinámica dice que todos los procesos
que conservan energía (y cumplen la primera ley) proceden
en cierta dirección. En cierto sentido, la segunda ley implica
direccionalidad para el comportamiento de la naturaleza. Por esta
razón, en ocasiones se conoce esta ley como “flecha del tiempo”.
Foco caliente
Qentra
Qsale
Foco frío
Foco caliente
Qsale
Qentra
Foco frío
La segunda Ley de la termodinámica establece qué procesos
de la naturaleza pueden ocurrir o no. De todos los procesos
permitidos por la primera ley, solo ciertos tipos de conversión de
energía pueden ocurrir.
Ejemplos: los siguientes son algunos procesos compatibles con
la primera Ley de la termodinámica, pero que se cumplen en un
orden gobernado por la segunda ley.
Cuando dos objetos que están a diferente temperatura se
ponen en contacto térmico entre sí, el calor fluye del objeto
más cálido al más frío, pero nunca del más frío al más cálido.
La sal se disuelve espontáneamente en el agua, pero la
extracción de la sal del agua requiere alguna influencia
externa.
Cuando se deja caer una pelota de goma al piso, rebota hasta
detenerse, pero el proceso inverso nunca ocurre.
Todos estos son ejemplos de procesos irreversibles, es decir
procesos que ocurren naturalmente en una sola dirección.
Ninguno de estos procesos ocurre en el orden temporal opuesto.
Si lo hicieran, violarían la segunda Ley de la termodinámica.
La naturaleza unidireccional de los procesos termodinámicos
establece una dirección del tiempo. 15
15
Procesos reversibles: se
se puede invertir, es decir
sus alrededores.
Procesos irreversibles: se
definen como un proceso
donde no se puede volver al
su forma por medio de otros
sistemas.
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💡 El estudio de las Máquinas Térmicas A pesar de estas ideas y teorías que quizá un poco confusas para las personas que no eran científicos en
ese tiempo, el avance de la termodinámica se formuló en un momento de gran optimismo tecnológico, con la llegada de la revolución industrial.
En la mitad del siglo 19, los físicos e ingenieros estaban construyendo máquinas de vapor para mecanizar el trabajo y el transporte y estaban tratando de encontrar la manera de hacerlos más potentes
y eficientes. Grandes científicos como Clausius, Kelvin, Joule contribuyeron en gran medida, aunque en cierta parte se le considera como padre de esta disciplina al físico francés Sadi Carnot . El funcionamiento era así: el vapor formado en la caldera a alta presión, penetra el cilindro a través de la válvula
A, que está abierta (en ese momento, la válvula B está cerrada). Entonces el pistón es empujado por el vapor, y
pone en rotación una rueda que se halla conectada a él por un mecanismo observado en la figura. Cuando el pistón se acerca al extremo del cilindro, la válvula A se cierra y la B se abre, lo cual permite el escape del vapor hacia el condensador . Este es enfriado continuamente con un chorro de agua fría. El vapor se condensa así, produciendo
una disminución de presión en el interior del cilindro, y haciendo que el pistón vuelva a su posición inicial. En este momento, la válvula B se cierra y se abre la válvula A, permitiendo nueva admisión de vapor en el cilindro; a continuación, se repite el ciclo. De esta manera, la rueda conectada al pistón se mantendrá así continuamente en rotación.
16 Caldera: recipiente metálico cerrado que se emplea para calentar o evaporar liquidos.
17 Válvula: 1. Mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de una máquina o sistema. 2. Mecanismo que impide el retroceso de un fluido que circula por un conducto.
18 Pistón (émbolo): pieza de una máquina. Pieza que se mueve alternativamente en el interior de un cuerpo de bomba o del cilindro de una máquina para
enrarecer o comprimir un fluido o recibir de él movimiento.
19 Condensador: 1. Aparato para reducir los gases a menor volumen.
2. Recipiente que tienen algunas máquinas de vapor para que este se licue en él por la acción del agua fría.
TOMADO DE https://www.fisimat.com.mx/segunda-ley-de-la-termodinamica/
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TALLER DE EVALUACIÓN
A partir de la lectura responda para cada situación:
a) Indique con flechas la dirección en la cual se desarrolla el proceso.
b) Responda las siguientes preguntas:
Situación A
i) ¿Una vez el agua hierve, puede volver al estado inicial conservando la cantidad de agua inicial?
ii) ¿Cuál fuente tiene mayor temperatura en la situación?
¿Cuál menor?
iii) ¿Qué tipo de proceso es?
Situación B
i) ¿Al pasar el tiempo, puede el árbol crecer hacia abajo?
ii) Si por accidente el árbol comienza a quemarse después de cuatro días, ¿podría el árbol volver a su estado
inicial?
iii) ¿Qué tipo de proceso es?
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Situación C
i) ¿Es posible que los sucesos acontecidos a las 6 en el reloj se puedan devolver a las 3?
ii) Si usted tiene 13 años, en algún momento ¿podría volver a tener 5 años?
iii) ¿Qué tipo de proceso es?
Situación D
Agua caliente
i) Una vez el hielo es sometido a una fuente de calor, ¿puede el hielo no derretirse?
ii) ¿Cuál fuente tiene mayor temperatura en la situación?
¿Cuál tiene la menor?
iii) ¿Qué tipo de proceso es?
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Actividad
COLOQUE EL NOMBRE Y LA FUNCIÓN DE CADA PARTE DE LA MÁQUINA DE VAPOR
Función:
Nombre:
Función:
Nombre:
Función:
Nombre:
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