Hecho en Casa

Proyecto de: 

Ana  Victoria Martinez Barrera. 
Yael Román Torres lópez

Como bien sabemos, ciencia es un conjunto ordenado de conocimientos, rodeados de teorías y demás sistemas; sin embargo, la teoría no sería nada sin la experimentación.A continuación les presentaremos un proyecto sobre el tema siguiente: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Generador Eléctrico.

El generador eléctrico ocupo los siguientes materiales:

• Un motor eléctrico

• Un trozo de cartón grueso

• Un led

•Tijeras 

•Pistola de silicon 

•Silicon

•Caja pequeña para base del motor

•Liga

•dos discos DVD

•Palito de madera

¿Como construir un Generador Eléctrico?

1.-Pegamos el motor eléctrico en la caja que funcionara como base del generador
2.-Creamos una base para el generador con carton.
3.-Creamos bases trapezoidales para Sostener los DVD
4.-Pegamos sobre el CD o DVD, un trozo de cartón de la forma de los discos
5.-Lo ajustamos al palo de madera.
6. Metimos la liga y la conectamos a la manija del motor

La primera ley de la termodinámica es entonces la ley de conservación de la energía, que asegura que la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva.

Esta ley ha sido confirmada en numerosos e interminables experimentos y hasta hoy no ha habido uno solo que la contradiga. Por esto cuando una persona como Stephen Hawking busca explicar un fenómeno físico, debe asegurarse de que sus conclusiones no violen la primera ley de la termodinámica.

 Nuestro experimento fue para demostrar algo muy preciso, con algo muy sencillo de hacer, espero le guste profesor:

Raul Rodriguez Diaz 

Vídeo de nosotros probando el experimento

Primera Ley de la Termodinadmica

La primera ley de la termodinámica establece que la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva. Entonces esta ley expresa que, cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.

Es decir, Q = W, en que Q es el calor suministrado por el sistema al medio ambiente y W el trabajo realizado por el medio ambiente al sistema durante el ciclo.

Un ejemplo sencillo seria: Al remover con un taladro el agua contenida en un recipiente, le estamos aplicando trabajo, que es igual al calor que este emite al medio ambiente al calentarse. En este caso, el sistema puede ser el agua, el medio sería el taladro, el aire circundante y todo lo que está fuera del sistema que no sea agua (pues lo que está afuera recibirá calor del sistema).

La primera ley para un sistema

En este caso, el sistema podría ser el agua contenida en un recipiente, y el medio ambiente todo lo que rodea el recipiente, que serían desde la cocina en donde descansa el recipiente con agua hasta el quemador que le suministra calor, en fin, la atmósfera y todo lo que esté fuera del recipiente.

Supongamos que encima de este recipiente colocamos una tapa, únicamente usando su peso. Supongamos además que al recipiente se le suministra calor del quemador de la cocina que lo contiene. A medida que el agua empieza a hervir, la tapa empieza a moverse cada vez más rápidamente. El movimiento de la tapa es entonces el desplazamiento que representa el trabajo realizado por el sistema sobre el medio ambiente.

La energía interna

Cuando el agua está hirviendo, hace que la tapa del recipiente realice el trabajo. Pero esto lo hace a costa del movimiento molecular, lo que significa que no todo el calor suministrado va a transformarse en trabajo, sino que parte se convierte en incremento de la energía interna, la cual obedece a la energía cinética de traslación, vibración y potencial molecular. Por lo que la fórmula anterior que mencionamos también tendría que incluir a la energía interna.

Formulación de la primera ley para un sistema

La primera ley expresa que el calor, suministrado por el medio ambiente (el quemador de la cocina) a un sistema (el agua contenida en el recipiente) es igual al cambio de la energía interna en el interior del líquido (agua en este caso) sumada al trabajo que el agua realiza cuando al hervir mueve la tapa contra el medio ambiente.

Por lo tanto: el calor cedido por el medio al sistema será igual a la variación de la energía interna en el interior del sistema (agua) más el trabajo realizado por el sistema sobre el medio.

Signos del calor y el trabajo

Si el medio suministra calor sobre el sistema, el calor será positivo y si recibe calor del sistema será negativo. Si el medio realiza trabajo sobre el sistema, el trabajo será negativo y si recibe trabajo de parte del sistema, el trabajo será positivo.

Ley de conservación

La primera ley de la termodinámica es entonces la ley de conservación de la energía, que asegura que la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva.

Esta ley ha sido confirmada en numerosos e interminables experimentos y hasta hoy no ha habido uno solo que la contradiga. Por esto cuando una persona como Stephen Hawking busca explicar un fenómeno físico, debe asegurarse de que sus conclusiones no violen la primera ley de la termodinámica.

Termodinámica

La TERMODINÁMICA (del griego θερμo, termo, «calor» y δύναμις, dínamis, que significa «fuerza») es la rama de la física que describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. El Diccionario de la lengua española de la Real Academia Española, por su parte, define a la termodinámica como la rama de la física encargada del estudio de la interacción entre el calor y otras manifestaciones de la energía. Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental. Los estados de equilibrio se estudian y definen 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 tratarse por medio de la termodinámica.

Máquina térmica típica donde puede observarse la entrada desde una fuente de calor (caldera) a la izquierda y la salida a un disipador de calor (condensador) a la derecha. El trabajo se extrae en este caso mediante una serie de pistones

La Termodinámica ofrece un aparato formal aplicable únicamente a estados de equilibrio, definidos como aquel estado hacia «el que todo sistema tiende a evolucionar y caracterizado porque en el mismo todas las propiedades del sistema quedan determinadas por factores intrínsecos y no por influencias externas previamente aplicadas». Tales estados terminales de equilibrio son, por definición, independientes del tiempo, y todo el aparato formal de la termodinámica –todas las leyes y variables termodinámicas– se definen de tal modo que podría decirse que un sistema está en equilibrio si sus propiedades pueden describirse consistentemente empleando la teoría termodinámica. Los estados de equilibrio son necesariamente coherentes con los contornos del sistema y las restricciones a las que esté sometido. Por medio de los cambios producidos en estas restricciones (esto es, al retirar limitaciones tales como impedir la expansión del volumen del sistema, impedir el flujo de calor, etc.), el sistema tenderá a evolucionar de un estado de equilibrio a otro; comparando ambos estados de equilibrio, la termodinámica permite estudiar los procesos de intercambio de masa y energía térmica entre sistemas térmicos diferentes.

Como ciencia fenomenológica, 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 que postulan que la energía puede ser intercambiada entre sistemas en forma de calor o trabajo, y que solo 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. Estas se pueden combinar para expresar la energía interna y los potenciales termodinámicos, útiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontáneos.

Con estas herramientas, la termodinámica describe cómo los sistemas responden a los cambios en su entorno. Esto se puede aplicar a una amplia variedad de ramas de la ciencia y de la ingeniería, tales como motores, cambios de fase, reacciones químicas, fenómenos de transporte, e incluso agujeros negros.