Física II
PROFESOR:
VÍCTOR HUGO SALINAS JIMÉNEZ
NOMBRE DE LA ASIGNATURA:
FÍSICA II
TRABAJO COLABORATIVO. – INVESTIGACIÓN DOCUMENTAL
INTEGRANTES:
>ESPINOZA ALVAREZ FATIMA ITZAYANA.
>LOPEZ DURAN PAOLA.
>LOPEZ VALENCIA IRAIS.
>RAMIREZ HERNANDEZ JESUS.
>RIVERA MOLINA RUBI.
GRUPO: 03
SEMESTRE: QUINTO.
INTRODUCCIÓN
Esta investigación fue realizada
para poder comprender de una mejor manera cuales son los principios físicos que
se presentan en nuestra problemática, así como poder identificar algunas
soluciones ya elegidas por nuestro equipo de trabajo.
A través de este trabajo se
pretende justificar los principios físicos involucrados en el tema elegido, así
como de qué manera estamos repercutiendo a la solución a cerca de la escasez de
agua y la manera en que influye la termodinámica.
Como también saber cuáles son las
mejores opciones para poder realizar correctamente nuestras propuestas. Ya que
diferentes principios físicos se presentan en nuestra investigación, aunque no
se puedan notar a simple vista.
Queremos profundizar sobre los
diferentes principios físicos que se presentan en nuestra problemática ambiental
ya elegida y saber si tiene o no consecuencias malas al medio ambiente.
Ya que el agua es un líquido
vital, del que todos los seres vivos dependemos y no se conoce otra vida sin
este líquido.
Así como también se presentarán algunos conceptos acerca
de la termodinámica y en cada uno de ellos una breve explicación, con algunos
ejemplos y algunas imágenes representativas referente al concepto que se trata.
Cada uno de los conceptos presentes en el trabajo se
definen para poder conocer un poco más a fondo lo relacionado con la
termodinámica y poder tener una idea más clara de lo que trata este tema.
A continuación, se presenta la investigación:
Tema: Escasez de agua en Sta. Isabel Chalma Amecameca, Edo. De México.
¿Cuáles son los principios básicos físicos
que están involucrados en la problemática ambiental?
El agua es un compuesto formado
por: oxígeno e hidrogeno, cada molécula de agua está formada por una molécula
de oxígeno y dos de hidrogeno.
Uno de los principios básicos
físicos que se presenta en cualquier fenómeno hidráulico es el de EMPUJE, ya
que todos los cuerpos de que encuentran dentro del agua, tienen diferente peso,
lo cual provoca que algunos se mantengan en la superficie flotando, y otros que
se sumergen dentro del agua.
Normalmente, los cuerpos que se
mantienen flotando, tienen una densidad menor que la del líquido, y los que
quedan sumergidos tienen una densidad mayor a la del líquido.
Ese es el principio de Arquímedes
que dicta que cuando un cuerpo esta total o parcialmente sumergido un líquido
experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del volumen del líquido
desalojado.
Otro fenómeno físico presente en
el agua es el de la PRESIÓN, que es la fuerza ejercida por el agua sobre toda
el área de un cuerpo.
¿De qué manera estamos repercutiendo socialmente a la solución de la
problemática?
. Frente a este acto de consumo no tomamos
en cuenta, o quizás no profundizamos, acerca de qué rol tiene el agua en el
mundo. El agua no es un bien económico que pertenezca a una empresa, cuenca o
país, sino un patrimonio común de la humanidad, al que todo el mundo debe poder
acceder para cubrir sus necesidades básicas
La creciente necesidad de lograr el equilibrio
hidrológico que asegure el abasto suficiente de agua a la población se logrará
armonizando la disponibilidad natural con las extracciones del recurso mediante
el uso eficiente del agua.
PROPUESTAS:
>Reutilizar aguas residuales,
con fines de rehusó agrícolas.
>Distribución de volantes y
carteles, haciendo conciencia en la comunidad.
>Aplicar medidas para su
mejoramiento, suministro y gestión de demanda.
>Captación de agua de lluvia
para su conservación y reutilización.
>Implementar normas acerca de
un uso controlado del agua potable.
>Recolección de basura
acumulada en ríos cercanos y vías públicas.
>Implementar en la comunidad
el uso de productos biodegradables.
TERMODINAMICA
La palabra termodinámica está conformada por la unión
de tres partes claramente diferenciadas: el vocablo thermos que viene a definirse como “caliente”, el sustantivo dinamos que es equivalente a “fuerza” o
a “poder”, y el sufijo –ico que
puede determinarse que significa “relativo a”.
Se identifica con el nombre de termodinámica a la rama
de la física que hace foco en el estudio de los vínculos existentes entre el
calor y las demás variedades de energía. Analiza, por lo tanto, los efectos que
poseen a nivel macroscópico las modificaciones de temperatura, presión,
densidad, masa y volumen en cada sistema.
Ejemplos:
·
Es una olla con agua que esté destapada y que se encuentre en la
hornilla, se permite el intercambio de materia en forma de vapor de agua con el
entorno y también de calor que se emite ya sea por las paredes de la olla o
sale junto con el vapor de agua al exterior de la misma.
·
Un termo que no permite el intercambio de calor entre el exterior y el
interior del termo.
EL
CONTACTO TERMICO
Con el contacto térmico, dos objetos que
se están tocando inician un intercambio de energía. El calor fluye del cuerpo más
caliente al más frío, más rápidamente cuanto mayor sea su diferencia de
temperatura. Y con más intensidad si el receptor es un buen conductor (los
metales, el mármol...) o con menos intensidad si es mal conductor (la madera).
El metal nos hace sentir frío porque nos roba una gran cantidad de energía, en
tanto que la madera, al ser mal conductor, nos hace sentir calor en cuanto la
superficie en contacto se calienta.
El intercambio de energía entre los objetos en
contacto finaliza cuando se produce entre ellos el equilibrio térmico.
Ejemplos:
·
Si se tiene un
recipiente con agua caliente, y otro con agua fría y se necesita establecer un
equilibrio térmico estos entraran en contactó para que se obtenga el resultado
de tibio.
·
EQUILIBRIO TERMICO
El equilibrio térmico es aquel estado en el cual se
igualan las
temperaturas de dos cuerpos, las cuales, en sus condiciones
iniciales presentaban diferentes temperaturas. Una vez que las temperaturas se
equiparan se suspende el flujo de calor, llegando ambos cuerpos al mencionado
equilibrio término.
Ejemplos:
·
Cuando se busca enfriar una taza de café, agregándole
leche fría.
·
Sustancias como la manteca tienen mucha sensibilidad a
los cambios de temperatura, y con muy poco tiempo en contacto con el ambiente a
temperatura natural entran en equilibrio y se derriten.
·
Al poner la mano en una baranda fría, durante un
tiempo, la mano pasa a tener una temperatura más fría.
SISTEMA TERMODINAMICO
Un sistema
termodinámico es una parte del Universo que se aísla para su
estudio. Este aislamiento se puede llevar a cabo de una manera real, en el
campo experimental, por ejemplo, una máquina térmica, o de una manera ideal
como la máquina de Carnot, cuando se trata de abordar un estudio teórico.
CLASIFICACIÓN DE
LOS SISTEMAS TERMODINÁMICOS
1. Sistema
cerrado
Un sistema cerrado es aquel que no
presenta flujo de materia a través de sus límites. Por tanto, contiene una
cantidad de materia constante.
Ejemplos:
·
Un globo inflado.
·
Una batería de un coche.
·
El universo, entendido como una totalidad.
2. Sistema
abierto
Un sistema abierto se caracteriza porque
entra o sale materia a través de sus límites. En un sistema abierto, la
cantidad de materia contenida puede permanecer constante, si el régimen es
estacionario o puede variar en casos de régimen transitorio. Obsérvese que la
constancia de masa en un sistema no es condicionante para establecer si un
sistema es abierto o cerrado.
Ejemplos:
·
Una olla de agua hirviendo. La energía
introducida al sistema por el fuego transforma el agua en gas, que es liberado
de vuelta al medio ambiente.
·
Una hoguera. Para
mantener el fuego ardiendo es necesario proveer a la hoguera de material
inflamable, ya sea carbón o ramas secas.
·
Un motor a combustión. Los
motores son sistemas complejos que generan movimiento a partir de un suministro
constante de combustible: gasolina, gasoil, etc.
3. Sistema
aislado.
Un sistema
aislado es un sistema cerrado que no presenta intercambio de energía con el
medio. Dado que el medio no ejerce ninguna influencia sobre el sistema,
recibe la denominación de "aislado".
Ejemplos:
·
Una caja fuerte. El
contenido en las cajas fuertes está separado por gruesas capas herméticas de
metal de su entorno, aislado de la materia y de la energía, al menos en
condiciones normales: si la arrojamos a un volcán es seguro que se derrita y se
incinere su contenido.
·
Los trajes de neopreno. Un hombre
embutido en estos trajes, usualmente para el buceo o submarinismo, se
encuentra protegido durante un período de tiempo del intercambio calórico entre
el agua y su cuerpo, amén de impedir que ésta (materia) penetre al interior del
mismo.
·
Los termos. Durante un
período puntual de tiempo, los termos logran aislar el
calor contenido en su interior y evitar la fuga de
energía hacia el medio ambiente, no obstante, dado el tiempo suficiente, la
inevitable fuga del calor ocurrirá y el contenido volverá a estar frío.
CLASIFICACION DE PAEREDES
Para la descripción de las relaciones
existentes entre los sistemas termodinámicos y su entorno, se define el
contorno termodinámico como un conjunto de paredes termodinámicas cerradas
entre sí de forma que, además de delimitar y confinar al sistema, nos informan
sobre los equilibrios que pudiera tener el sistema con el resto del universo.
PAREDES
RESTRICTIVAS O LIGADURAS
·
Adiabáticas: No permiten el paso de energía térmica
(calor).
·
Rígidas: No pueden desplazarse, es decir, no permiten
el cambio de volumen del sistema.
·
Impermeables: No permiten el paso de materia.
PAREDES
PERMISIVAS O CONTACTOS
·
Diatérmicas: Permiten el paso de energía térmica.
·
Móviles: Pueden desplazarse.
·
Permeables: Permiten el paso de materia.
CARACTERISTICAS DE LOS ESTADOS DE AGREGACION
ESTADO SÓLIDO
En
el estado sólido, las partículas están
muy próximas y fuertemente unidas entre sí, por lo que mantienen fijas
sus posiciones, manteniendo las distancias que hay entre ellas. Es por ello que
adoptan estructuras tridimensionales de volumen definido y constante (se
consideran incompresibles).
No
obstante, las partículas poseen un cierto movimiento
de vibración, que aumenta con la temperatura, motivo por el cual,
al calentarlos, las vibraciones crecen, aumentando el volumen (dilatación), y
pueden llegar a vencerse las fuerzas de atracción (cambio de estado).
Ejemplos: Sal
de mesa, diamante, azufre,
cuarzo,
mica, etc.
ESTADO LÍQUIDO
En el estado
líquido, las distancias entre las partículas son ligeramente mayores que en los
sólidos, pero su movimiento y sus interacciones impiden que este espacio se
reduzca, por lo que son prácticamente incompresibles. Sin embargo, aunque las
interacciones son los suficientemente grandes como para evitar su
dispersión, la movilidad que poseen las partículas permite que se
desplacen unas respecto a otras, otorgándoles la capacidad de fluir y de amoldarse al
recipiente que las contiene.
Una característica de los líquidos es que
presentan propiedades de superficie, ya que las
partículas situadas en el interior experimentan interacciones con
las que se encuentran alrededor, a diferencia de las partículas
superficiales, que poseen interacciones que no están equilibradas o
completamente compensadas. Por ejemplo, los líquidos tienden a presentar la
mínima superficie posible, ya que existen una serie de fuerzas en ella que
tiran de las partículas hacia el interior, formando gotas (fenómeno que se
conoce como tensión superficial).
Ejemplos: agua,
petróleo, alcohol etílico, metanol, etc.
ESTADO GASEOSO
En los gases, las
partículas estás separadas grandes distancias (en comparación con
su tamaño) y, en consecuencia, las
interacciones entre ellas se consideran nulas.
Por ello, los gases adoptan la forma y ocupan el volumen del recipiente que los
contiene.
Las partículas gaseosas se mueven libre
y azarosamente, chocando elásticamente entre sí y con las paredes del
recipiente (ejerciendo una determina presión),
aumentando la velocidad media y los choques con la temperatura.
Ejemplos:
·
Emisiones que salen del caño
de escape de un auto en marcha.
·
Los gases
usados en la refrigeración de heladeras y acondicionadores de aire.
·
Las nubes del
cielo, compuestas de vapor de agua.
TRANSICIONES DE FASE
Son
los procesos en los que un estado de la materia cambia a otro manteniendo una
semejanza en su composición. A continuación, se describen los diferentes
cambios de estado o transformaciones de fase de la materia:
·
Vaporización y ebullición: Son los
·
·
Sublimación
inversa: Es el paso
directo del estado gaseoso al estado sólido.
·
Des
ionización: Es
el cambio de un plasma a gas
·
Ionización: Es el cambio de un gas a un
plasma.
LEY CERO DE LA TERMODINMICA
La
ley cero de la termodinámica establece que, cuando dos cuerpos están en equilibrio
térmico con un tercero, estos están a su vez en equilibrio térmico entre sí.
Ejemplos:
1.
Enciendes el aire acondicionado de tu cuarto, esperas a que se enfríe y
luego abres la ventana, va a ocurrir una transferencia de calor del ambiente a
tu cuarto y la temperatura en tu cuarto va a aumentar, esto se debe a que la
transferencia de calor ocurre desde un cuerpo más caliente a uno menos caliente
*suponiendo que afuera hay calor.
2.Estas con tu novia en el cine, ella tiene frío, la abrazas y ambos alcanzan la misma temperatura debido a la ley cero de la termodinámica (a la final o los dos terminan con frío o los dos con calor).
3.Ley cero de la termodinámica, todo tiende a estar a la misma temperatura... Cuando metes algo en el refrigerador, todo tiende a estar a la misma temperatura, y como el refrigerador está más frio, y va generando frio (por medio de una formula calculas la temperatura final de ambos cuerpos, con sus temperaturas iniciales.
2.Estas con tu novia en el cine, ella tiene frío, la abrazas y ambos alcanzan la misma temperatura debido a la ley cero de la termodinámica (a la final o los dos terminan con frío o los dos con calor).
3.Ley cero de la termodinámica, todo tiende a estar a la misma temperatura... Cuando metes algo en el refrigerador, todo tiende a estar a la misma temperatura, y como el refrigerador está más frio, y va generando frio (por medio de una formula calculas la temperatura final de ambos cuerpos, con sus temperaturas iniciales.
TRABAJO TERMODINAMICO
El trabajo termodinámico se
define como la energía que se transfiere entre un sistema y su
entorno cuando entre ambos se
ejerce una fuerza. Numéricamente, el trabajo infinitesimal “d‾W” que realiza
una fuerza “F” al sufrir su punto de aplicación un desplazamiento “dr” viene
dado por la expresión:
siendo por lo tanto
una magnitud escalar. El trabajo total en un desplazamiento finito del punto de aplicación
de la fuerza se obtiene por integración de la expresión anterior:
para lo cual es necesario
conocer la relación entre “F” y “dr” si la fuerza no es constante.
PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA
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.
Ejemplos:
·
En el motor de un automóvil la combustión de gasolina libera energía,
una parte de ésta es convertida en trabajo, que se aprecia viendo el motor en
movimiento y otra parte es convertida en calor.
·
Cuando una persona corre utiliza energía que obtiene de los alimentos,
una parte de ésta se convierte en el trabajo necesario para correr y otra se
convierte en calor que hace que suba la temperatura en el cuerpo del corredor.
·
Si se golpea un clavo con un martillo se aplica energía al martillo para
que realice el trabajo de introducir el clavo en la madera, pero una parte de
ésta se convierte en el calor que calienta el clavo.
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
La
segunda ley de la termodinámica es un principio general que impone
restricciones a la dirección de la transferencia de calor, y a la eficiencia
posible en los motores térmicos. De este modo, va más allá de las limitaciones
impuestas por la primera ley de la termodinámica.
La Segunda Ley de la Termodinámica es
comúnmente conocida como la Ley de la Entropía en Aumento. Mientras que la
cantidad permanece igual (Primera Ley), la calidad de la materia/energía se
deteriora gradualmente con el tiempo. ¿Por qué? La energía utilizable es
inevitablemente usada para la productividad, crecimiento y reparaciones. En el
proceso, la energía utilizable es convertida a energía inutilizable. Por esto,
la energía utilizable es irrecuperablemente perdida en forma de energía
inutilizable.
Ejemplos:
·
Colocar tinta en un vaso de agua y que estas se mezclen espontáneamente
para formar una solución, pero no pueden separarse sin la intervención de un
agente externo.
·
Si una casa es abandonada, esperamos que
ésta se deteriore y con el paso del tiempo, se derrumbe.
·
Si calentamos algo, esperamos que se
enfríe.
TERCERA LEY DE LA TERMODINAMICA
Esta ley establece que es imposible
conseguir el cero absoluto de la temperatura (0
grados Kelvin), cuyo valor es igual a -
273.15°C.
Alcanzar el cero absoluto de la temperatura también
sería una violación a la segunda
ley de la termodinámica, puesto que esta expresa que en toda máquina térmica
cíclica de calor, durante el proceso, siempre tienen
lugar pérdidas de energía calorífica,
afectando así su eficiencia, la cual nunca podrá llegar al 100% de su
efectividad.
CONCLUSION
Conforme
se fue desarrollando el trabajo, se pudo observar los principios físicos que se
encuentran presentes en nuestra problemática que en este caso es la escasez de
agua, pues se tienen que tomar en cuenta todo lo que se relaciona con el agua
ya que es el líquido vital para el ser humano.
Así
como también se pudo relacionar un poco con alguno de los conceptos de
termodinámica un ejemplo claro son las transiciones de fase, puesto que aquí se
ven claramente la manera en la cual esta pasa por diversas fases para poder
llegar a ser lo que es y se pueda dar un consumo de esta.
Este
trabajo sirvió para para poder darnos cuenta de cómo es que atraves de este
trabajo se puede ayudar para plantear una solución a nuestra problemática
puesto que son de mucha ayuda ya que por medio de ellos se puede reconocer
algunas características que pueden relacionarse con la escasez de este líquido
y por qué por medio de ellas se puede lograr realizar un cambio y así poder
poco a poco analizar la problemática y poder llegar a una posible solución.
La
información presentada anteriormente se rescató de diversas fuentes, con el
objetivo de poder identificar nuestra problemática no solo a simpe vista si no
a un nivel más profundo y con ello analizar cada aspecto el cual se encuentra
relacionado con la escasez de agua.
.
REFERENCIAS
http://www.ejemplos.co/10-ejemplos-de-equilibrio-termico/#ixzz4wwf8AAyA https://www.definicionabc.com/ciencia/equilibrio-termico.php
http://www.ejemplos.co/30-ejemplos-de-sistema-abierto-cerrado-y-aislado/#ixzz4wwkNkEUa
http://www.ejemplos.co/30-ejemplos-de-sistema-abierto-cerrado-y-aislado/#ixzz4wwl5VMZg
http://www.ejemplos.co/20-ejemplos-de-estado-gaseoso/#ixzz4wwuD3XpW
ttps://condorchem.com/es/desionizacion/en/materia
>Javier Gómez. (2012). Principios físicos y
actividades acuáticas. 20 de septiembre del 2017, de Prezi Sitio web: https://prezi.com.
>Natalia Laneve. (2014). La escasez del agua, otro
problema social del mundo globalizado. 20 de septiembre del 2017, de
Ssociólogos | Blog de Actualidad y Sociología Sitio web: http://ssociologos.com.
>WordPress. (2009). El agua, un problema social. 20
de septiembre del 2017, de Saneando Xalapa Sitio web: http://wordpress.com.
>Alejandra Peña
García. (2006). Una perspectiva social de la problemática del agua. 20 de
septiembre del 2017, de Redalyc Sitio web: http://www.redalyc.org
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