Conceptos Fundamentales de Termodinámica, Fluidos y Energías Renovables
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Fundamentos de Termodinámica: Leyes, Calor y Entropía
1. Ley Cero y Equilibrio Térmico
¿Qué establece la Ley Cero de la Termodinámica?
Cuando dos sistemas A y B están en equilibrio térmico con un tercero C, A y B también están en equilibrio térmico entre sí.
¿Cuál es la condición para que dos cuerpos estén en equilibrio térmico?
Los dos cuerpos tienen que tener la misma temperatura.
¿Qué es el equilibrio térmico y cómo se alcanza?
Es el estado en el que dos o más cuerpos en contacto tienen la misma temperatura y no hay transferencia de calor entre ellos.
2. Primera Ley de la Termodinámica (Conservación de la Energía)
Explica qué representa la Primera Ley de la Termodinámica.
Representa que cuando un sistema (como máquinas o el cuerpo humano) recibe o libera energía en forma de calor o trabajo, esta se conserva.
¿Qué representa el término Q en la Primera Ley?
El término Q representa el calor que entra o sale de un sistema.
¿Cuándo se considera que un sistema realiza trabajo?
El trabajo (W) representa energía en movimiento; es una forma en la que la energía se mueve o se transforma en un sistema físico.
¿Qué significa que un proceso sea adiabático?
Significa que no hay transferencia de calor entre el sistema y su entorno durante ese proceso.
¿Qué diferencia hay entre una pared diatérmica y una pared adiabática?
La pared diatérmica permite el paso del calor (no es aislante térmico), mientras que la pared adiabática no permite el paso del calor, manteniendo el sistema completamente aislado.
3. Segunda Ley de la Termodinámica y Entropía
¿Qué es la entropía y cómo se relaciona con la Segunda Ley?
Es una medida del desorden o del número de formas en que un sistema puede organizarse. En todo proceso natural, la entropía siempre aumenta o se mantiene constante.
¿Por qué el calor no puede fluir espontáneamente de un cuerpo frío a uno caliente?
Porque eso implicaría una disminución de la entropía, lo cual está prohibido por la Segunda Ley de la Termodinámica.
Menciona una aplicación práctica de la Segunda Ley de la Termodinámica.
El refrigerador: un compresor usa energía eléctrica para extraer el calor del interior y expulsarlo al exterior. Disminuye la entropía interna del compartimento frío.
Dinámica de Fluidos: Flujo, Gasto y Principios
4. Gasto y Ecuación de Continuidad
¿Qué es el gasto en términos de flujo de fluidos?
Cuando un líquido fluye a través de una tubería, es muy común hablar de su gasto, que por definición es la relación existente entre el volumen del líquido que fluye por un conducto y el tiempo que tarda en fluir.
¿Cómo se mide el flujo volumétrico de un líquido?
Se mide como el volumen de líquido que pasa por una sección determinada por unidad de tiempo.
¿Cómo se relaciona el área y la velocidad en la Ecuación de Continuidad?
Cuando el área de un tubo disminuye, la velocidad del flujo aumenta, y viceversa, para conservar el flujo.
¿Qué ocurre con la velocidad de un fluido al pasar por una sección angosta?
La velocidad del flujo aumenta.
5. Principio de Bernoulli y Aplicaciones
¿Qué dice el Principio de Bernoulli?
El Teorema de Bernoulli se basa en la Ley de la Conservación de la Energía.
¿Cuál es la función del tubo de Venturi?
El tubo de Venturi se emplea para medir la velocidad de un líquido que circula a presión dentro de una tubería.
Energías Renovables y Sostenibilidad
6. Tipos y Ventajas
¿Qué energía renovable aprovecha el calor interno de la Tierra?
Energía geotérmica.
¿Qué tipo de energía se genera a partir del sol?
Energía solar.
Menciona dos ventajas de las energías renovables.
- Es sostenible y no se agota.
- No produce contaminación ni gases de efecto invernadero.