Termodinámica l Reversibilidad Termodinámica 1 José Luis Del Castillo Ambris 01/SEP/22 JUEVES Alma Delia Montante Montelongo 7:00-9:00 AM OBJETIVO Comprobar los procesos reversibles e irreversibles y demostrar el concepto de reversibilidad termodinámica empleando un sistema de fuerzas generadas en una balanza analítica. GUÍA DE ESTUDIOS 1.- Defina el concepto de fuerza La fuerza es una magnitud vectorial que representa toda causa capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo o de producir una deformación en él. 2.- ¿Cómo se logra el equilibrio mecánico en un sistema donde actúan varias fuerzas? La sumatoria de todas las fuerzas que actúan sobre el sistema debe ser igual a cero. 3.- Escriba la ecuación que define el trabajo termodinámico. �� = �0 � cos � Donde � = Ángulo formado entre la fuerza de oposición 𝐹0 y la dirección del desplazamiento �. 4.- Explique en qué consiste el giro de un sistema de coordenadas “x, y”. Es una aplicación de los puntos de un sistema de coordenadas cartesianas xy sobre los puntos de un segundo sistema de coordenadas cartesianas denominado x'y', en la que el origen se mantiene fijo y los ejes x' e y' se obtienen girando los ejes x e y en sentido contrario a las agujas del reloj a través de un ángulo ϴ. 5.- Defina trabajo producido y trabajo destruido en el entorno, ¿con qué signo aritmético identifica a cada uno? El trabajo producido, es el trabajo que ha fluido hacia el entorno, se lleva a cabo cuando se eleva la masa, por lo tanto, el trabajo producido es una cantidad algebraica con signo positivo (+) la fuerza en el sistema es mayor a la fuerza en el entorno. El trabajo destruido, es aquel que fluye desde el entorno, es negativo (-) debido a que la fuerza en el sistema es menor y por lo tanto en el entorno la masa desciende. 6.- En general, ¿cuál es el orden de magnitud de un incremento o delta de fuerza ∆𝐹 y cuál el orden de magnitud de un diferencial de fuerza 𝑑𝐹? ∆F tiene como resultado una fuerza muy grande pero que es finita, y dF es una cantidad infinitesimalmente pequeña. 7.- ¿Qué es un proceso reversible y cuáles son sus características? Cuando la fuerza resultante es una cantidad infinitesimal (imposible de medir), del orden de un diferencial, 𝑭𝒓 = 𝒅𝑭, el proceso o cambio es definido como un proceso reversible, y sus características son: Velocidades cercanas a cero. Tiempos infinitamente grandes. No hay fricción. Se sale del equilibrio solo de una forma diferencial. Recorre una sucesión de estados de casi equilibrio. Las fuerzas impulsoras que ocasionan el desequilibrio tienen una magnitud diferencial. Se puede invertir este proceso en cualquier punto mediante un cambio diferencial en las condiciones externas. Cuando se invierte el sistema, vuelve a trazar su trayectoria original y tanto el sistema como el entorno restauran el estado inicial. 8.- ¿Qué es un proceso irreversible y cuáles son sus características? Cuando la fuerza resultante es muy grande, pero finita, 𝑭𝒓 = 𝚫𝑭, se dice que se está realizando un proceso o un cambio irreversible, y sus características son: Velocidades grandes Tiempos de realización relativamente cortos La cantidad de trabajo obtenido es pequeña 9.- Explique ¿por qué la fricción es un factor que causa que un proceso sea irreversible? La fricción es una fuerza que se opone al movimiento y cuando está en un proceso, y al realizar la suma vectorial, esta fuerza no se va a anular, por lo que la fuerza resultante va a ser grande. 10.- ¿Cuál es la diferencia entre un ciclo reversible y uno irreversible? En el ciclo reversible, el sistema junto al entorno, regresan a sus condiciones de inicio, pero en el ciclo irreversible, solo el sistema regresa a sus condiciones iniciales. 11.- En general, ¿cómo se obtiene el trabajo y el calor de un ciclo? Para obtener el trabajo se tiene que hacer una sumatoria de las cantidades de trabajo producidas en cada etapa del ciclo. Para obtener el calor, se deben sumar las cantidades de calor transferidas en cada una de las etapas del ciclo. PROCEDIMIENTO
