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¿QUIENES SOMOS?

Somos estudiantes del grado 10B en el  Colegio San Bonifacio de las Lanzas de Ibague, Tolima. En la clase de Fisica propusimos la idea de hacer un blog con respecto a la termodinámica, que es una temática extensa y trabajable.

TEÓRICA

Nuestro propósito es explicar como por medio de la termodinámica se puede salvar nuestro planeta tierra del calentamiento global, para llegar a entenderlo debemos estudiar los principios de la termodinámica, que es capacidad calorica, calor especifico, equilibrio térmico y otras temáticas para llegar a un completo entendimiento de la termodinámica.

RETO

Este Blog pretende explicar como podemos salvar al planeta por medio de la termodinámica. sin embargo, antes de entrar en materia debemos aclarar conceptos claves sobre la termodinámica. Para entender como se puede salvar al planeta tierra debemos tener en cuenta aspectos como capacidad calorica, equilibrio térmico, calor especifico, efecto invernadero, etc. En este Blog podrán encontrar todas estas cuestiones y por ultimo pasaremos a explicar como podemos salvar nuestro planeta tierra.

¿Que es?

TERMODINÁMICA

El estudio del calor y la energía mecánica se llama termodinámica( derivada de vocablos griegos que significa "movimiento del calor" ). La ciencia de la termodinámica se desarrollo a principios del siglo XIX, antes de que se comprendieran las teorías atómica y molecular de la materia. Como los investigadores pioneros de la termodinámica solo tenían nociones vagas de los átomos, y no sabían nada acerca de electrones y otras partículas microscópicas, los modelos que emplearon recurrían a nociones microscópicas, como trabajo mecánico, presión y temperatura, así como sus funciones en las transformaciones de energía. la base de la termodinámica es la conservación de la energía, y el hecho de que el calor fluye en forma espontanea de lo caliente a lo frió, y no a la inversa. La termodinámica ofrece la teoría básica para las maquinas térmicas, desde las maquinas de vapor hasta las turbinas nucleares, así como la teoría básica de los refrigeradores y bombas de calor.

Escala de calor:

Primera ley de la termodinámica: Cuando el calor fluye hacia o desde un sistema, el sistema gana o pierde una cantidad de energía igual a la cantidad de calor transferido. Por sistema se entiende un grupo bien definido de átomos, moléculas, partículas u objetos. La temperatura del aire aumenta al agregarle calor o al aumentar su presión.

Segunda ley de la termodinámica: El calor nunca fluye por si mismo de un objeto frió a uno caliente

El cero absoluto: la temperatura mas baja que puede tener una sustancia; la temperatura a la cual las partículas de una sustancia tienen su energía cinética mínima

Entropía: una medida del desorden de un sistema. siempre que la energía se transforma libremente de una forma a otra, la dirección de la transformación es hacia un estado de mayor desorden y, por lo tanto, a uno de mayor Entropía.

Tomado de: Física Conceptual, Paul G. Hewitt, Décima edición (pag 344-350)

Conceptos

CAPACIDAD CALORÍFICA

La capacidad calorífica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma menos formal es la energía necesaria para aumentar una unidad de temperatura  de una determinada sustancia. Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será mayor que la de un vaso de agua. En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión.

CALOR ESPECIFICO

Se representa con una (c) minúscula y es la cantidad de calor que se debe subministrar a la unidad de masa para elevar su temperatura una unidad ya sea Kelvin o grado Celsius. De forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad(kelvin o grado Celsius. Se la representa con la letra  (mayúscula). Por lo tanto, el calor específico es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa, esto es   donde  es la masa de la sustancia.

cada sustancia tiene su propio calor especifico:

EQUILIBRIO TÉRMICO

Se da cuando dos sustancias que están a diferente temperatura se ponen en contacto alcanzando la misma temperatura

                                         Al llenar un beacker con agua a diferentes temperaturas
                                         el agua llegara a un punto medio, esto se llama equilibrio
                                         térmico

                                      Al sumergir una esfera de metal caliente al agua su temperatura 

                                      aumenta ya que el metal esta mas caliente que el agua traspasando 

                                      energía y llegando al equilibrio térmico

Tomado de: Darwinmilenum.com y el físico Fredy Banguero

Efecto Invernadero y Calentamiento global

EFECTO INVERNADERO y CALENTAMIENTO GLOBAL

Se denomina efecto invernadero al fenómeno por el cual determinados gases, retienen parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentado por la radiación solar.

para una mejor explicación ver lo siguientes videos:

Fragmento del documental "Una verdad incómoda", expuesto por Al Gore, decidido activista por el medio ambiente.

Soluciones a este problema

SOLUCIONES

Distintas autoridades y organizaciones ecológicas han dado su punto de vista acerca del calentamiento global planteando distintas soluciones para detener el efecto invernadero y el aumento de la temperatura terrestre. A pesar del fuerte esfuerzo de la comunidad global es necesario profundizar y buscar mejores alternativas para salvar a nuestro planeta tierra. A continuación verán algunas de esas soluciones propuestas:

LA SOLUCIÓN A TRAVÉS DE LA TERMODINÁMICA

Los fluidos se hallan presentes en toda la dinámica terrestre. No solo son fluidos el océano o la atmósfera, sino también el interior del planeta. El fluir del manto procede con gran lentitud, por lo que su evolución resulta casi imperceptible para el ser humano. El núcleo externo de la Tierra también es líquido, principalmente hierro fundido, y su rotación generaría el campo magnético terrestre.

Así pues, desde un punto de vista geofísico, todos los procesos globales de nuestro planeta quedan descritos por las ecuaciones de la dinámica de fluidos. Sin embargo, a pesar de que estas fueron formuladas hace más de dos siglos, la estructura de sus soluciones continúa siendo uno de los problemas más investigados en matemáticas. Ello se debe a sus propiedades no lineales, las cuales entrañan fenómenos caóticos y turbulentos que impiden realizar predicciones detalladas.

Equilibrio térmico de la Tierra

La Tierra, para mantenerse térmicamente estable a lo largo del tiempo debe ser capaz de evacuar, en término medio, toda la energía recibida en forma de radiación. Existen unos mecanismos reguladores que efectúan dicha tarea de diferentes maneras. De la energía solar que llega a la Tierra, en forma de radiación de onda corta, casi la mitad es reflejada de nuevo al espacio por las nubes, la superficie y el aire. El calor que logra alcanzar la Tierra es devuelto por las noches al espacio, en forma de radiación de onda larga. Sin embargo, ciertos gases como el vapor de agua y el anhídrido carbónico reflejan parte de esta radiación de 

nuevo a la superficie.

La atmósfera se calienta desde abajo de acuerdo con la característica diatérmica del aire, y no desde arriba como a primera vista podría pensarse; esto explica que se produzca un descenso de temperatura en la troposfera a medida que aumenta la altitud. La atmósfera irradia también calor hacia arriba del mismo modo que lo hace la Tierra, que se pierde en el espacio, y hacia abajo, siendo reabsorbido por ésta. Tales intercambios suponen la devolución al espacio de una cantidad de calor igual a la que efectivamente se recibe, hecho que permite mantener el equilibrio térmico del planeta.

La meteorólogos utilizan la termodinámica para estudiar el clima. la temperatura del aire puede cambiar agregándole calor o presión.

El aire del océano es frió gracias a que el agua de los océanos absorben el calor del aire caliente, enfriando el aire y calentando el mar. por tan si hay mas agua en los océanos y los ríos del planeta, el aire caliente y la energía de los rayos del sol serán absorbidos sin calentar dramáticamente la temperatura del mar.

El rayo es una poderosa descarga electrostática natural producida durante una tormenta eléctrica; generando un "pulso electromagnético". La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de luz (el relámpago), causada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire, y por el sonido del trueno, desarrollado por la onda de choque. La electricidad (corriente eléctrica) que pasa a través de la atmósfera calienta y expande rápidamente el aire, produciendo el ruido característico del trueno. Los rayos se encuentran en Estado plasmático.La atmósfera terrestre esta compuesta por ozono (O3), cuando un se produce un rayo el calor producido por este es capas de ionizar y sintetizar el ozono a partir del vapor de agua. gracias a los rayos es que tenemos la atmósfera hoy. si producimos mayor cantidad de vapor de agua podremos "re parchar" la atmósfera.

Por eso debemos cuidar el agua como el recurso mas importante e invaluable en la tierra puede ser nuestra salida del calentamiento global.

Fuente

Experimentos