Aprendizajes esperados del grupo
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Conceptuales
· Sistema físico térmico, donde intervienen los factores de la 2ª Ley de la termodinámica.
Procedimentales:
· Conoce las implicaciones de la segunda ley de la termodinámica.
· Manejo de material y equipo de laboratorio.
· Presentación en equipo
Actitudinales
- Confianza, cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia.
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Materiales generales
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De laboratorio:
- Parrilla eléctrica, dos vasos de precipitados de 250 ml, termómetro.
De proyección:
- Pizarrón, gis, borrador
- Proyector de acetatos
De computo:
- PC, y proyector tipo cañón
- Programas: Gmail, Googledocs.
Didáctico:
Resumen escrito, en documento electrónico.
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Desarrollo del proceso
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FASE DE APERTURA
El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase presenta lo siguiente:
Preguntas
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¿Qué es un proceso termodinámico reversible?
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¿En qué consiste un proceso termodinámico irreversible?
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¿Cómo enuncio Clausius la 2ª. Ley de la Termodinámica?
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¿Cuál es el enunciado de la 2ª. Ley de la Termodinámica de Kelvin y Planck?
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¿Cuál es el funcionamiento de un refrigerador?
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¿Cuál sería una conclusión general de la 2a. Ley de la termodinámica?
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Equipo
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6
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2
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4
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5
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3
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1
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Respuesta
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Se denominan procesos reversibles a aquellos que hacen evolucionar a un sistema termodinámico desde un estado de equilibrio inicial a otro nuevo estado de equilibrio final a través de infinitos estados de equilibrio.
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Se aplica a aquellos procesos que, como la entropía, no son reversibles en el tiempo. Desde esta perspectiva termodinámica, todos los procesos naturales son irreversibles. El fenómeno de la irreversibilidad resulta del hecho de que si un sistema termodinámico de moléculas interactivas es trasladado de un estado termodinámico a otro, ello dará como resultado que la configuración o distribución de átomos y moléculas en el seno de dicho sistema variará.
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“Es imposible construir una máquina cíclica, que no tenga otro efecto que transferir calor continuamente de un cuerpo hacia otro, que se encuentre a una temperatura más elevada”.
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“Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no
tenga otro efecto que absorber la energía térmica de una fuente y realizar la
misma cantidad de trabajo”.
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El refrigerador es una máquina térmica que nos beneficia directamente. Su función principal es la de mantener los alimentos en buenas condiciones por más tiempo, es decir, prolonga su conservación; aunque también tiene otras utilidades, como enfriar bebidas u otros alimentos que resultan más placenteros al disfrutarse a bajas temperaturas.Su funcionamiento se basa en tomar calor de la parte de baja temperatura y lo expulsa al exterior, obviamente empleando una fuente de energía, en este caso, la eléctrica.
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En términos sencillos, el calor no puede fluir espontáneamente de un objeto frío a otro cálido. Este enunciado de la segunda ley establece la dirección del flujo de calor entre dos objetos a diferentes temperaturas. El calor sólo fluirá del cuerpo más frío al más cálido si se hace trabajo sobre el sistema.
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La Segunda Ley
Por último, vamos a ver el contenido de la segunda ley de la termodinámica. En términos más o menos sencillos diría lo siguiente: "No existe un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor de una fuente y la conversión íntegra de este calor en trabajo”. Este principio (Principio de Kelvin-Planck) nació del estudio del rendimiento de máquinas y mejoramiento tecnológico de las mismas. Si este principio no fuera cierto, se podría hacer funcionar una central térmica tomando el calor del medio ambiente; aparentemente no habría ninguna contradicción, pues el medio ambientecontiene una cierta cantidad de energía interna, pero debemos señalar dos cosas: primero, la segunda ley de la termodinámica no es una consecuencia de la primera, sino una ley independiente; segundo, la segunda ley nos habla de las restricciones que existen al utilizar la energía en diferentes procesos, en nuestro caso, en una central térmica. No existe una máquina que utilice energía interna de una sola fuente de calor.
FASE DE DESARROLLO
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/segundo/segundo.htm
Siendo que la termodinámica es la rama de la física que estudia la energía, la transformación entre sus distintas manifestaciones, como el calor, y su capacidad para producir un trabajo, te sugeriría lisa y llanamente que lleves una olla a presión, la llenas de agua y la pones a hervir.
Al comenzar a salir el vapor concentrado en chorros potentes, le colocas una hélice hecha con madera o papel, que la haga girar, y explicas que a esa hélice o paleta puede ir conectada una rueda, o un generador de corriente, o cualquier otro elemento que aproveche ese movimiento.
Ejemplos de Motores Térmicos
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Equipo
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5
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1
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3
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4
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2
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es un dispositivo que aplica trabajo externo para extraer una cantidad de calor QC de un foco frío y entregar calor QH a un foco caliente.
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Para una masa constante de gas, la operación de un motor térmico es un ciclo repetitivo y su diagrama PV será un bucle cerrado.
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Es conveniente expresar esta eficiencia en términos de la relación de compresión rC = V1/V2 y la relación de expansión rE = V1/V3. La eficiencia se puede escribir
y esto se puede reagrupar de la forma
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Un frigorífico es un motor térmico en el cual se realiza trabajo sobre la sustancia refrigerante, con el propósito de sacar energía desde un área fría y volcarla en una región de temperatura mas alta, enfriando por consiguiente todavía mas la región fría.
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FASE DE CIERRE
Al final de las presentaciones se lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo que se aprendió. Para generar una conclusión grupal relativa a la 2ª. Ley de la Termodinámica.
Revisa el trabajo a cada alumno y lo registra en la lista de MOODLE.
Actividad Extra clase:
Los alumnos:
Ø Elaboraran su informe, para registrar sus resultados en su Blog.
Ø Indagaran los temas siguientes de acuerdo al cronograma, y los depositaran en su Blog personal en la cual contendrá su información,
Ø Los integrantes de cada equipo, se comunicaran la información indagada y la procesaran en Googledocs,
Analizaran y sintetizaran los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente sesión.
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