Presentacin de PowerPoint

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1 ) La erradicación de los mitos La naturaleza
del vació
RELACION ENTRE PRESION, MATERIA Y FUERZA (Pn)
Otto von Guericke (1650)
Aristóteles La naturaleza aborrece el vació.
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2 ) Observación de correlaciones La traza de la
forma
PVk
Robert Boyle (1627)
Robert Hooke (1635)
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(No Transcript)
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4 ) La formalización de conceptos (más mitos) El
calor, el calorum y la energia.
Antoine Lavoisier (1743)
Nous savons que tous les corps de la nature sont
plongés dans le calorique, et quil remplit tous
les intervalles que laissent entre elles leurs
molécules ... il exerce sur elles une force
répulsive, et que cest de son action ou de son
accumulation plus ou moins grande que dépend le
passage des corps de létat solide à létat
liquide.
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3 ) La génesis de las ideas fundamentales
Relacion entre calor y trabajo
reversibilidad...
Sadi Carnot (1824)
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LA MAQUINA DE CARNOT Entendiendo la segunda ley
sin entender la primera. (las mejores ideas
equivocadas versión 1)
La producción de potencia motora (puissance
motrice) en maquinas de vapor no se debe al
consumo de calórico sino a su transporte de una
fuente caliente a una fuente fría. Por analogía,
cuanto mayor es la diferencia de temperaturas
mayor la eficiencia de la maquina. Esto de hecho
es cierto!
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5 ) La formalización de conceptos Las ideas de
Carnot en una descripción adecuada El pasaje de
calor a trabajo y viceversa
James Joule (1818)
the mechanical power exerted in turning a
magneto-electric machine is converted into the
heat evolved by the passage of the currents of
induction through its coils
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Distintos cortes de la misma ecuación I.
Compresión a temperatura constante
EL BAÑO TERMICO ABSORBE ENERGIA EN ESTE PROCESO.
DE QUIEN? ASUMIR QUE LA TEMPERATURA ES CONSTANTE
ES UNA APROXIMACION PARTICULARMENTE CUESTIONADA
EN ESTOS DIAS
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• Distintos cortes de la misma ecuación
• Compresión adiabática

El gas es ideal? Si es ideal, que sucede con la
ecuación PVNkT.
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Constantes y variables El ejercicio (a veces
difícil) de saber que depende de que
Esta ecuación justo es bastante fácil de integrar
analíticamente. Esto suele ser raro en la no
idealidad del laboratorio.
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CARNOT VISTO DESDE EL POST JOULISMO
Conservación de energía, emergencia de la 2da
ley.
Sadi Carnot (1824)
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LA MAQUINA DE CARNOT La secuencia de ciclos
T1
Q1 ? W1
Q1
WW2-W1
Q2
T2
W2 ? Q2

• El resultado del ciclo es
• Se extrajo Q1 de la fuente caliente
• Se tranfirio calor Q2 (menos que Q1) a la fuente
  fria
• Se genero trabajo por la diferencia de calores
  WQ1-Q2

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LA MAQUINA DE CARNOT ES REVERSIBLE. PUEDE
FUNCIONAR AL REVES
T1
Q1
W
Q2
T2
El motor de Carnot
La heladera de Carnot
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LA SEGUNDA LEY VISTA A TRAVES DE LAS MAQUINAS DE
CARNOT
T1
Q1
Kelvins way
W
Q2 NO PUEDE SER CERO. SE PUEDE GENERAR TRABAJO
A PARTIR DEL CALOR, PERO ES NECESARIO TRANSFERIR
PARTE DE ESTE CALOR A UNA FUENTE FRIA.
Q2
T2
El motor de Carnot
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LA SEGUNDA LEY VISTA A TRAVES DE LAS MAQUINAS DE
CARNOT
Clausius
W NO PUEDE SER CERO. NO SE PUEDE TRANSFERIR
(SIN INYECTAR TRABAJO) CALOR DE UNA FUENTE FRIA A
UNA FUENTE CALIENTE
La heladera de Carnot
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PROCESOS IRREVERSIBLES Aquellos cuya vuelta (sin
sacar energía de algún otro lado) es imposible
por la segunda ley.
T1
Q1
W
Q2
T2
CONVERSION DE TRABAJO EN CALOR FRICCION
(PERMITIDO) PERO NO TIENE VUELTA
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LA MAQUINA DE CARNOT ES REVERSIBLE. PUEDE
FUNCIONAR AL REVES
T1
En este ciclo Q1-Q2W y por ende, se conserva la
cantidad
Q1
Esto es la primer ley y nos dice que la energía
se conserva.
W
Hay otra cantidad que se conserva
Q2
T2
El motor de Carnot
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6 ) La síntesis Una teoría microscópica Una
descripción fenomenológica de la materia extensa

• LEY1 En cualoquier proceso, la energia total del
  universo permanece constante.
• LEY2 Ningun proceso que opere en un ciclo
  produce como unico efecto la sustraccion de una
  cantidad positiva de trabajo de un reservorio
  para producir una cantidad equivalente de
  trabajo.
• LEY3 La entropia de un sistema converge a un
  valor constante cuando la temperatura se acerca
  al cero absoluto.

Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822)
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Q1
cuánto aumenta la entropía si inyecto calor Q1?
LA ENTROPIA ES UNA ENERGIA PONDERADA POR
1/T Desordenar (calentar) un cuarto (gas) limpio
(a baja temperatura) aumenta mas el desorden del
mundo (la entropía) que desordenar un cuarto que
ya estaba desordenado.
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SI HAY FRICCION Y POR ENDE CONVERSION DE ENERGIA
MECANICA A CALOR
SI DOS FUENTES TERMICAS A TEMPERATURAS DISTINTAS
SE PONEN EN CONTACTO
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En un gas ideal, esta ecuación puede integrarse y
el resultado es bastante ilustrativo.
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LA MAQUINA INFINITA
T1
qué me impide ciclar el ciclo de Carnot ad
eternum? No será la maquina perfecta pero le
puedo dar vueltas y vueltas y seguir sacando
trabajo de una parte del calor.
Q1
W
Q2
T2
El motor eterno de Carnot Dele las vueltas que
sea necesarias para el trabajo que se le antoje.
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MULTIVAC LA ULTIMA PREGUNTA
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El 14 de mayo del 2061
Poco a poco Multivac aprendió a contestar más
fundamentalmente a preguntas profundas, y el 14
de mayo de 2061, lo que había sido una teoría, se
hizo realidad. Se almacenó la energía del sol,
transformada y utilizada directamente a escala
planetaria. Toda la Tierra dejó de quemar
carbón y de fisionar uranio, bastaba bajar la
clavija que lo conectaba a una pequeña estación
de kilómetro y medio de diámetro que giraba
alrededor de la Tierra a media distancia de la
Luna. Todo en la Tierra se hacía mediante rayos
de energía solar.
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Hay energía para siempre?
-Es asombroso cuando uno lo piensa -comentó
Adell. ... Toda la energía que podamos utilizar
por siempre jamás. Lupov meneó la cabeza. Era
un gesto que hacía cuando quería contradecir ...
-Para siempre, no -afirmó. -Vaya, casi para
siempre. Hasta que el sol se apague, Bert. -Pero
eso no es para siempre. -Está bien, hombre. Miles
de millones de años, veinte mil millones quizás.
Estás satisfecho? Lupov se pasó los dedos por
su escasa cabellera como para asegurarse de que
aún le quedaba algo de pelo y sorbió lentamente
su bebida -Veinte mil millones no es para
siempre.
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Puede bajar la entropía? Se puede revitalizar
el sol?
-Pregunta a Multivac. Te desafío. Apuesto cinco
dólares a que te dice que no puede
hacerse. Adell estaba lo suficientemente bebido
como para intentarlo, y lo bastante sobrio como
para marcar los símbolos y operaciones necesarias
para formular una pregunta que, dicha en
palabras, sería más o menos Será capaz la
Humanidad, algún día, prescindiendo del gasto de
energía, de devolver al Sol su vitalidad incluso
después de haber muerto de vejez? Quizá podría
plantearse más simplemente así Cómo puede la
cantidad neta de entropía del universo ser
masivamente disminuida? Multivac siguió muerta
y silenciosa. Cesó el lento parpadear de luces
... Precisamente cuando los aterrorizados
técnicos sintieron que no podían contener el
aliento, un súbito renacer del teletipo agregado
a Multivac hizo aparecer cinco palabras
DATOS INSUFICIENTES PARA RESPUESTA ESPECÍFICA.
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LA HISTORIA CICLICA En el preludio del exilio de
la tierra, un tiempo después
-La entropía, pequeña, es una palabra que
significa la cantidad de desgaste del Universo.
Todo se acaba, como tu pequeño robot
walkietalkie, te acuerdas? -Y no se le puede
poner una pila nueva, como a mi robot? -Las
estrellas son lo equivalente a la pila, cariño.
Una vez se acaban, ya no habrá más unidades de
energía. Jerrodette I se puso a gritar -No las
dejes, papá. No dejes que se acaben las
estrellas. -Ves lo que has hecho? -murmuró
Jerrodine, exasperada. -Cómo iba a saber yo
que se asustarían? respondió Jerrodd. -Pregunta
a Microvac -lloriqueó Jerrodette I-. Pregúntale
cómo volver a encender las estrellas.
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DOS MAQUINAS IMPOSIBLES FAMOSAS. UN HORIZONTE
PARA LO QUE VIENE
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Un molino térmico
T1
EL RESULTADO NETO DE ESTA MAQUINA ES GENERAR
MOVIMIENTO (TRABAJO) A PARTIR DE UNA UNICA FUENTE
DE TEMPERATURA VIOLA ESTO LA SEGUNDA LEY?
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El DEMONIO DE MAXWELL
El demonio abre la puerta cada vez que ve una
molécula de gran velocidad. Luego de un rato, sin
trabajo (la puerta no disipa energía) se habrá
separado el gas en una mitad de temperatura alta
y una mitad de temperatura baja. Viola esto la
segunda ley?
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1 ) Entendimiento microscópico de la
termodinámica Una descripción fenomenológica de
la materia extensa
Thoughts on the Mental Functions (1843)
PNmltv2gt
John James Waterson (1811)
Bases de la teoría cinética de los gases y del
teorema de equiparticion. Puente entre lo
microscópico y lo microscópico.
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1 ) Entendimiento microscópico de la
termodinámica Una descripción fenomenológica de
la materia extensa
Molecules Nature, Sept. 1873, pp. 437-441
PNmltv2gt
James Clerk Maxwell (1873)
Bases de la teoría cinética de los gases y del
teorema de equiparticion. Puente entre lo
microscópico y lo microscópico.
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(No Transcript)