CONVERSI N DE CALOR EN TRABAJO MEC NICO 1

CONVERSIÓN DE CALOR EN TRABAJO MECÁNICO
María Antonieta Chacón Mejía, Claudia Verónica Mejía Durán, Stephany Michelle García Rodríguez, Vladimir Ariel Rodríguez Paz, Juan Manuel Sánchez Cienfuegos, Nancy Karina Tobar López
Departamento de Ciencias Energéticas y Fluídicas, Universidad Centroamericana “José Simeón Cañas”
Antiguo Cuscatlán, El Salvador
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I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
II. El artículo a continuación, presenta los resultados del proyecto de clase para la asignatura de Termodinámica I. Éste consistiía en tratar de construir un dispositivo que convierta el calor generado por la combustión de una sustancia (etanol) en trabajo mecánico. El trabajo mecánicoesperado se manifestaría en la elevación de una moneda de 25 centavos de dólar a una altura de dos metros sobre el nivel del suelo y la forma de obtenerlo sería generando vapor de agua a cierta presión.
III. El problema, más allá del objetivo principal del mismo, contiene una serie de restricciones que no pueden dejarse fuera durante la búsqueda de una solución.
Fuente de energía: se usará sólo unacantidad definida de etanol para quemarlo en un mechero, como su única fuente de calor. No se puede modificar el combustible agregándole otro. Puede usar menos, pero no más de lo asignado.
No puede haber otra fuente de energía: ni resortes, ni catapultas, hondas o volantes que se puedan pre-cargar y que sólo necesiten ser activados o liberados.
El mechero no puede usarse para encender o quemar algúnotro material. La meta es convertir la energía química del etanol en trabajo.
Sí se permite el uso de sumideros de calor.
IV. Además, el conocimiento previo que se ha adquirido en la asignatura indica que la construcción del dispositivo requerirá apegarse a los procesos reales; se tendrán que tomar en cuenta situaciones como la eficiencia del dispositivo, irreversibilidades presentes en elciclo, factores ambientales presentes en la locación de la prueba, el orden o desorden de las moléculas y de la energía, la dirección en la que suceden los procesos espontáneos, entre otras variables.
V. Se sabe que la solución al problema se encuentra en la construcción de un máquina térmica, la pregunta más importante que se tratará de definir a medida se avance en el reporte será ¿cuáldispositivo, tomando en consideración las variables antes mencionadas, será el mejor para satisfacer las necesidades y exigencias del reto?
VI.
VII.
VIII.
IX. INTRODUCCIÓN TEÓRICA
X.
A. Sistema, Propiedad, Estado y Procesos
XI. Un sistema se define como una cantidad de materia o una región en el espacio elegido para análisis. Es una porción de materia o un volumen en el espacio escogido como objeto deestudio. La masa o región fuera del sistema se conoce como alrededores y la superficie real o imaginaria que separa al sistema de sus alrededores se llama frontera [1].
XII. Para describir un sistema y predecir su comportamiento, se necesita conocer un conjunto de propiedades y cómo se relacionan entre sí. Las propiedades son características macroscópicas de un sistema a las que pueden asignárselesvalores numéricos en un instante dado, sin un conocimiento previo de la historia del sistema; por ejemplo: masa, volumen, energía, presión y temperatura. La Termodinámica también trata con magnitudes que no son propiedades, tales como el flujo de masa y la transferencia de energía por trabajo y calor [2].
XIII. La palabra estado se refiere a la condición de un sistema tal como queda descrita porsus propiedades. Ya que normalmente hay relaciones entre las propiedades de un sistema, a menudo el estado se especifica a partir de un sub-juego de valores de sus propiedades; así, todas las propiedades se pueden determinar a partir de los valores de unas cuantas [3].
XIV. La palabra estado expresa la condición de un sistema definida por el conjunto de sus propiedades. Puesto que normalmente...