Barco De Vapor

BARCO DE VAPOR

INTRODUCCIÓN
La termodinámica puede definirse como el tema de la Física que estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo. Sabemos que se efectúa trabajo cuando la energía se transfiere de un cuerpo a otro por medios mecánicos. El calor es una transferencia de energía de un cuerpo a un segundo cuerpo que está a menor temperatura. O sea, elcalor es muy semejante al trabajo. Por lo tanto nosotros decidimos realizar una replica de un medio mecánico con el cual podamos mostrar algunos de los procesos y leyes termodinámicas que utilizamos día con día.
Con esto decidimos hacer un barco o máquina de vapor, ya que puede ser un dispositivo mecánico que convierte la energía del vapor de agua en energía mecánica y que tiene varias aplicacionesen propulsión y generación de electricidad. El principio básico de la máquina de vapor es la transformación de la energía calorífica del vapor de agua en energía mecánica, haciendo que el vapor se expanda y se enfríe en un cilindro equipado con un pistón móvil.

CONTENIDO
Primero que nada debemos mencionar que es imposible construir una máquina que, funcionando de manera continua, no produzcaotro efecto que la extracción de calor de una fuente y la realización de una cantidad equivalente de trabajo.
Para dicho experimento y la termodinámica, es imprescindible establecer una clara distinción entre tres conceptos básicos: temperatura, calor y energía interna.
El barco de vapor utiliza la primera ley de la termodinámica, la cual se describe como : Eint = Q – W
Cambio en la energíainterna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)
La sustancia de trabajo empieza en un estado termodinámico específico descrito por su temperatura, presión, volumen y número de moles. Pasa por una serie de procesos y vuelve a su estado original. En este proceso cíclico, las energías internas inicial y final son iguales.
Para entender más sobre el experimento yla primera ley de la termodinámica podemos decir que es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro (en el barco de vapor sería el tubo de cobre), una de cuyas expulsiones es una salida móvil (los orificios de el tubo de cobre que ayudan a la expulsión del vapor) y que mediante un mechero o una vela podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferenciaentre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo contra la presión atmosférica.
Con esto podemos entender que se realizan tres pasos necesarios en la primera ley de la termodinámica:
1.- Una cantidad de calor Q se suministra a la máquina desde un recipiente a alta temperatura T.

2.- La máquina realiza un trabajo mecánico W mediante la utilización de una parte del calorde entrada.

3.- Una cantidad de calor Q se libera el recipiente de baja temperatura T.
La eficiencia de una máquina térmica se define como la razón del trabajo útil realizado por una máquina respecto al calor suministrado, lo que quiere decir que al momento de generar calor en el tubo de cobre, se generará el trabajo necesario para absorber calor de entrada y así liberar calor de salida a pocatemperatura haciendo que se realice un proceso de propulsión y el barco pueda moverse.
No cabe mencionar que por otro lado el barco de vapor también usa la segunda ley o principio de la termodinámica ya que esta menciona que "La cantidad de entropía de cualquier sistema aislado termodinámicamente tiende a incrementarse con el tiempo". Más sencillamente, cuando una parte de un sistema cerradointeracciona con otra parte, la energía tiende a dividirse por igual, hasta que el sistema alcanza un equilibrio térmico.
El segundo principio se usa a menudo como la razón por la cual no se puede crear una máquina de movimiento perpetuo. Por lo que se afirma que las diferencias entre un sistema y sus alrededores tienden a igualarse. En un sentido clásico, esto se interpreta como la ley de la...