Uploaded by EDYC408024\nES UN PROYECTO DE INVESTIGACION, GANADOR DE PRIMER LUGAR EN TIPO TECNOLOGICO\n“ 2 0 0 6 .\nA ñ o d“Año rde id eCorregidora Doña Josefa Ortiz lo J Domínguezr “ ía ” 2007 e l P e s la n t e d e M é x ic o , B e n it o P a b de u á r e z G a c\nESCUELA PREPARATORIA OFICIAL Nº 73 EJIDO TECAMAC, MEX.\nINTEGRANTES: • • GARCIA GUTIERREZ EDUARDO CANEK RIVERA ELIAS JAZMIN BERENICE\nALUMNOS DEL TERCER GRADO GRUPO DOS.\nASESOR: ING. OMAR JULIO LOPEZ VAZQUEZ\nINTRODUCCION.................................................................................................................................................. .....4 MARCO REFERENCIAL........................................................................................................................................... 5 HIPOTESIS................................................................................................................................................................ 5 OBJETIVO GENERAL.................................................................................................................................... ..........6 OBJETIVOS ESPECÍFICOS........................................................................................................................... ..........6 DELIMITACION............................................................................................................................................. ............7 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA......................................................................................................................8 JUSTIFICACIÓN........................................................................................................................................ ...............8 MARCO TEORICO .............................................................................................................................................. .....9 CARACTERÍSTICAS DEL AGUA........................................................................................................................ .....9 CALIDAD BIOLOGICA DEL AGUA..................................................................................................................... ...13 EFECTO JOULE.................................................................................................................................... .................14 TRASMISION DE CALOR......................................................................................................................................15 CAMBIOS DE FASE........................................................................................................................... ....................22 FRICCION........................................................................................................................................... ....................26 POTENCIA MECÁNICA................................................................................................................................. .........28 ENERGÍA MECÁNICA............................................................................................................................... .............29 TRABAJO Y TEOREMA DE TRABAJO-ENERGIA CINETICA.............................................................................30 ENERGIA POTENCIAL....................................................................................................................................... ....32 POTENCIA............................................................................................................................................... ...............34 ENERGIA ELECTRICA.................................................................................................................................. .........35 CORRIENTE ELECTRICA............................................................................................................................ ..........37\nPOTENCIAL ELECTRICO..................................................................................................................... .................38 ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA.....................................................................................................................39 TERMODINAMICA............................................................................................................................................ ......42 TERMOELECTRICIDAD.............................................................................................................................. ...........47 GENERADORES ELECTRICOS............................................................................................................................48 DINAMO (GENERADOR ELÉCTRICO).................................................................................................................. 49 TERMOPILA............................................................................................................................................................ 51 CAPACITORES.............................................................................................................................................. .........54 CAPACITANCIA ELÉCTRICA................................................................................................................................55 MANTENIMIENTO DE UN CAPACITOR................................................................................................................57 DESARROLLO........................................................................................................................................................ 58 CANTIDAD DE ENERGÍA CALORÍFICA OBTENIDA............................................................................................59 TABLAS COSTO BENEFICIO................................................................................................................................60 VIDA ÚTIL DEL MODELO......................................................................................................................................62 FOTOGRAFÍAS DE LA MAQUINA.................................................................................................................... .....64 IMÁGENES DEL PROCESO DE PURIFICACION.................................................................................................65 VERIFICACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA......................................................................................................66 ALCALINIDAD......................................................................................................................................... ...............66 METODO DE INDICADORES.......................................................................................................................... .......66 DETERMINACIÓN DEL PH ...................................................................................................................................69 DETERMINACIÓN DE LA ALCALINIDAD:............................................................................................................69 FOTOGRAFIAS DE LA VERIFICACION DE LA CALIDAD DEL AGUA ...............................................................70 APLICACIONES. .................................................... 71\nANEXOS.................................................................................................................................................................. 73 ENCUESTA............................................................................................................................................ .................74 RESULTADOS DE ENCUESTAS............................................................................................................................ 75 MAPA APLICACIÓN DE LAS ENCUESTAS..........................................................................................................80 BIBLIOGRAFIA.................................................................................................................................................. .....82\nINTRODUCCION La disponibilidad de agua adecuada y suficiente, es un problema que está afectando crecientemente a la sociedad. Las recientes normas indican cambios importantes en la gestión del agua, una gestión que irremediablemente debe avanzar hacia el desarrollo sostenible de este recurso. Nos encontramos en una nueva era, en la que debe implantarse una nueva cultura del agua, por lo que debemos depurar y reutilizar este elemento. En la actualidad existen equipos para tratar el agua de forma ecológica, sin ningún tipo de aporte energético. Ya que la generación de energía eléctrica en México se realiza principalmente a través de las tradicionales centrales hidroeléctricas y termoeléctricas. Es por eso que nosotros proponemos una nueva alternativa del como tratar el agua contaminada y obtener energía eléctrica para ya no utilizar el agua de los mantos como generadora de esta.\nHIPOTESIS Mediante nuestro tratamiento de aguas jabonosas se logrará obtener agua potable. A través del calor producido por una resistencia o por el gas, ¿se calentara el agua para su purificación? Obteniendo vapor generara energía mecánica, que hará funcionar un dinamo para que este transforme la energía mecánica en eléctrica, La radiación de calor que tendrá la maquina ¿será aprovechada por una termopila que generará también electricidad?\nOBJETIVO GENERAL • Crear una máquina purificadora de agua que además genere energía eléctrica a través del vapor de agua y de la radiación de la maquina.\nOBJETIVOS ESPECÍFICOS • • Producción de energía eléctrica. Obtención de agua purificada.\nDELIMITACION El proyecto se realizó en el municipio de Tecamac, Estado de México. Se inicio el día 28 de octubre de 2006 y se termino el 6 de marzo de 2007. “Tratamiento y purificación del agua contaminada para la producción de energía eléctrica” Los científicos y los ingenieros se presentan con tres limitaciones a la investigación como son El tiempo que es uno de los factores importantes que interviene en este proyecto, ya que el modelo se va perfeccionando cuando surgen nuevos problemas, la solución origina dos inconvenientes el costo. Por otro lado toda maquina no es 100 % eficiente para utilizar toda la energía generada, pero la que se produzca será aprovechada al máximo.\nPLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. Las termoeléctricas usan agua para la producción de energía eléctrica pero esta agua es desperdiciada y no se aprovecha para otras cosas, es por eso que el problema que tenemos es el desperdicio de agua, por lo tanto nosotros proponemos que además de producir energía eléctrica se purifique el agua.\nJUSTIFICACIÓN La vida moderna y los avances de la tecnología nos han permitido conseguir casi sin esfuerzo cualquier cosa que deseemos. Sin embargo también ha hecho que perdamos la conciencia de los trastornos por los que atraviesa nuestro planeta desde hace ya algunas décadas. Uno de los problemas en los que se ha visto envuelta nuestra sociedad es el suministro de agua, que por la sobrepoblación de ciertos lugares el abasto de agua es insuficiente es por eso que nosotros nos hemos visto interesados en resolver este problema mediante la aplicación de conceptos y conocimientos adquiridos en nuestra formación académica en particular del área de ciencias naturales y experimentales. De esta manera nosotros pretendemos purificar el agua y aprovechar la energía generada en todo el proceso de purificación.\nCARACTERÍSTICAS DEL AGUA El agua está compuesta por hidrógeno y oxígeno, y en estado puro no tiene color, ni olor, ni sabor (a veces el agua que bebemos tiene un poco de sabor porque ha sido tratada con distintas sustancias para poderla beber sin riesgos para nuestra salud). El agua líquida puede disolver muchas sustancias, como las sales minerales que necesitan las plantas y la mayoría de los organismos vivos; puede incluso disolver gases: el oxígeno que respiran los peces está disuelto en el agua del mar. Debido a sus propiedades, utilizamos el agua como patrón para definir muchas unidades físicas, por ejemplo, para definir la caloría (la unidad de calor), el grado centígrado (la unidad de temperatura) o el gramo (la unidad de masa). EL AGUA EN ESTADO SÓLIDO El hielo tiene una densidad de 0,92 g/cm3 o g/ml, más baja que la del agua en estado líquido, que como sabes, es igual a 1 g/cm3. Esto hace que el hielo flote sobre el agua, y como es un mal conductor del calor, protege al agua líquida de las bajas temperaturas exteriores, impidiendo que se hiele por completo. Si fuera más denso, se hundiría y depositaría en el fondo de lagos, ríos y mares, hasta que se congelaran por completo: la mayoría de los seres vivos que viven en el agua no podrían sobrevivir. En los polos, hay unos inmensos casquetes de hielo, que flotan sobre el mar, de los que en épocas de deshielo (en primavera y verano) se desprenden grandes moles de hielo, llamadas iceberg, peligrosos para la navegación.\nEl hielo ocupa un volumen mayor que el agua líquida, para una misma cantidad o masa de ambos. Esto hace, por ejemplo, que si queremos congelar agua en un recipiente cerrado, no podamos llenarlo del todo, porque si lo hiciéramos, al formarse el hielo el recipiente reventaría. EL AGUA EN ESTADO LÍQUIDO El agua pasa del estado sólido al líquido (o del líquido al sólido) a la temperatura de 0 grados centígrados. Precisamente para calibrar los termómetros, se toma como valor cero (0 ºC) el punto de congelación del agua. En estado líquido, el agua forma parte de los seres vivos, pura o mezclada con sales y otras sustancias. Las impurezas suspendidas y disueltas en el agua natural hacen que esta no sea adecuada, por ejemplo, para beber. Los materiales indeseables, orgánicos e inorgánicos, se extraen por métodos de criba y sedimentación que eliminan los materiales suspendidos. Otro método de depurar el agua es tratarla con ciertos compuestos, como el carbón activado, que eliminan los sabores y olores desagradables. También se puede purificar el agua por filtración, o por cloración o irradiación (que matan los microorganismos infecciosos). EL AGUA EN ESTADO GASEOSO El agua líquida se transforma en gas a la temperatura de 100 grados centígrados. El segundo valor que se toma para calibrar los termómetros, el valor cien (100 ºC), se corresponde con el punto de ebullición del agua. En estado gaseoso el agua está por todas partes, incluso en los desiertos. La evaporación y la condensación son procesos que forman un ciclo continuo, llamado ciclo del agua, que hace que esta se reparta por toda la biosfera terrestre. PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA • • • • • • • • • Estado físico: sólida, liquida y gaseosa Color: incolora Sabor: insípida Olor: inodoro Densidad: 1 g./c.c. a 4°C Punto de congelación: 0°C Punto de ebullición: 100°C Presión crítica: 217,5 atm. Temperatura crítica: 374°C\nPROPIEDADES MISCELÁNEAS DEL AGUA • • • • Viscosidad relativamente baja, fluye con facilidad Incoercible, relaciones presión - densidad no son importantes Disuelve muchas y variadas sustancias Dependencia de la solubilidad con la temperatura\nLas relaciones bioquímicas requieren de agua para su ocurrencia (no requieren de aire), el agua es rica en vida, el aire es pobre en organismos vivientes.\nPROPIEDADES QUÍMICAS DEL AGUA 1) Reacciona con los óxidos ácidos 2) Reacciona con los óxidos básicos 3) Reacciona con los metales 4) Reacciona con los no metales 5) Se une en las sales formando hidratos 1) Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman ácidos oxácidos. 2) Los óxidos de los metales u óxidos básicos reaccionan con el agua para formar Hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad. 3) Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a temperatura elevada. 4) El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos, por Ej.: Haciendo pasar carbón al rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de agua). 5) El agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose hidratos. En algunos casos los hidratos pierden agua de cristalización cambiando de aspecto,\ny se dice que son eflorescentes, como le sucede al sulfato cúprico, que cuando está hidratado es de color azul, pero por pérdida de agua se transforma en sulfato cúprico anhidro de color blanco.\nLÍMITES PERMISIBLES DE CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y ORGANOLÉPTICAS Las características físicas y organolépticas deberán ajustarse a lo establecido en la siguiente Tabla.\n20 unidades de color verdadero en la escala de platino-cobalto. Agradable (se aceptarán aquellos que sean tolerables para la mayoría de los consumidores, siempre que no sean resultados de condiciones objetables desde el punto de vista biológico o químico). 5 unidades de turbiedad nefelométricas (UTN) o su equivalente en otro método.\nLÍMITES PERMISIBLES DE CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS El contenido de constituyentes químicos deberá ajustarse a lo establecido en la siguiente tabla. Los límites se expresan en mg/l, excepto cuando se indique otra unidad. Los límites permisibles de metales se refieren a su concentración total en el agua, la cual incluye los suspendidos y los disueltos.\nCARACTERISTICA Aluminio Arsénico Bario Cadmio LIMITE PERMISIBLE CARACTERISTICA Nitritos (como N) Nitrógeno amoniacal (como N) pH (potencial de hidrógeno) en unidades de pH 2,4 - D LIMITE PERMISIBLE\n0.2 0.05 0.7 0.005\n0.05 0.5 6.5-8.5 50\nCianuros (como CN-) Cloro residual libre Cloruros (como Cl-) Cobre Cromo total Dureza total (como CaCO3) Fenoles o compuestos fenólicos Fierro Fluoruros (como F-) Manganeso Mercurio Nitratos (como N)\n0.07 0.2-1.50 250 2 0.05 500 0.001 0.3 1.5 0.15 0.001 10\nPlomo Sodio Sólidos disueltos totales Sulfatos (como SO4=) Sustancias activas al azul de metileno (SAAM) Trihalometanos totales\n0.025 200 1000 400 0.5 0.2\nCALIDAD BIOLOGICA DEL AGUA Microorganismos y enfermedades Consideraciones diversas Los microorganismos son especies vivientes de tamaños diminutos No se consideran como plantas ni como animales. Sino más bien se los califica en un tercer reino llamado Protista. Microorganismos de tamaño promedio Tamaño: 10-6m = 1μm Peso < 10-12g Los microorganismos varían en tamaño, forma, habilidad para usar diferentes sustancias como fuentes de alimentos, métodos de reproducción y complejidad. Clasificación de microorganismos en grupos: Bacterias Virus Algas Protozoos Los anteriores importantes en la calidad del agua Rickettsias Hongos Células microbianas (a excepción de los virus) a) Eucarióticas: Poseen un núcleo verdadero (una estructura envuelta en una A membrana que contiene un material hereditario) b) Procarióticas: Carecen de un núcleo verdadero o bien definido B C\nEFECTO JOULE Si en un conductor circula electricidad, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido al choque que sufren los electrones con las moléculas del conductor por el que circulan elevando la temperatura del mismo; este efecto es conocido como efecto Joule.\nLos sólidos tienen generalmente una estructura cristalina, ocupando los átomos o moléculas los vértices de las celdas unitarias, y a veces también el centro de la celda o de sus caras. Cuando el cristal es sometido a una diferencia de potencial, los electrones son impulsados por el campo eléctrico a través del sólido debiendo en su recorrido atravesar la intrincada red de átomos que lo forma. En su camino, los electrones chocan con estos átomos perdiendo parte de su energía cinética (velocidad) que es cedida en forma de calor. Este efecto fue definido de la siguiente manera: "La cantidad de energía calorífica producida por una corriente eléctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la corriente, del tiempo que ésta circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente". Matemáticamente:\nDonde: Q = Energía calorífica producida por la corriente expresada en Julios I = Intensidad de la corriente que circula R = Resistencia eléctrica del conductor t = Tiempo En este efecto se basa el funcionamiento de diferentes electrodomésticos como los hornos, las tostadoras, las calefacciones eléctricas, y algunos aparatos empleados industrialmente como soldadoras, etc. en los que el efecto útil buscado es precisamente el calor que desprende el conductor por el paso de la corriente. En la mayoría de las aplicaciones, sin embargo, es un efecto indeseado y la razón por la que los aparatos eléctricos y electrónicos (como el ordenador desde el que está leyendo esto) necesitan un ventilador que disipe el calor generado y evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos.\nTRASMISION DE CALOR La mayor parte de nuestro análisis se ha referido al calor que se transfiere por conducción, es decir mediante colisiones moleculares entre moléculas vecinas. Por ejemplo si sostenemos una barra de hierro por un extremo y la introducimos al fuego, al cabo de cierto tiempo el calor llegara hasta nuestra mano a causa de un proceso de conducción. El incremento de la actividad molecular en el externo calentando va pasando de una a otra molécula hasta que llega hasta nuestra mano. El proceso continua mientras haya una diferencia de temperatura a lo largo de barra. Conducción: es el proceso por el cual se transfiere energía térmica mediante colisiones de moléculas adyacentes a través de un medio material. El medio en si no se mueve. La aplicación más frecuente del principio de conducción es probablemente la tarea de cocinar; Por otra parte si colocamos la mano por encima del fuego, como se muestra en la figura 18-1b, podemos sentir la transferencia de calor al elevarse el aire caliente. El calor se transfiere mediante el movimiento de las masas en vez de ir pasando a través de las moléculas vecinas. Convención: es el proceso por el cual se transfiere calor por medio del movimiento real de la masa del fluido. Las corrientes de convención constituyen la base de los sistemas para calentar y enfriar la mayoría de las casas. Cuando mantenemos nuestra mano en el fuego la principal fuente de calor es la radiación térmica. La radiación implica ondas electromagnéticas que viajan ala\nvelocidad de la luz material para propagarse.\ny no requieren la presencia de ningún medio\nRadiación: es el proceso mediante el cual el calor se transfiere por medio de ondas electromagnéticas. La fuente más evidente de energía radiante es nuestro sol. Ni la conducción ni la convención puede intervenir en el proceso de transferencia que hacen llegar su energía térmica. A través del espacio, hasta la tierra. La enorme cantidad de energía térmica que recibe la Tierra se transfiere por radiación electromagnética. Sin embargo, cuando entra en juego un medio material, la transferencia de calor que se puede atribuir a la radiación generalmente es pequeña, en comparación con la cantidad que se transfiere por conducción y convicción. Por desgracia, hay gran número de factores que afectan la transferencia de energía térmica por tres métodos. La tarea de calcular la cantidad de energía térmica transferida en un proceso determinado es complicada. Las relaciones que se analizan en las secciones siguientes se basan en observaciones empíricas y se consideran condiciones ideales. El grado en que sea posible encontrar esas condiciones determina, en general, la exactitud de nuestras predicciones. TRANSMICION DE CALOR POR CONDUCCION. Cuando dos partes de un material se mantienen a diferentes temperaturas, la energía se transfiere por colisiones moleculares de la más alta a la más baja temperatura. Este proceso de conducción es favorecido también por el movimiento de electrones libres en el interior de la sustancia. Estos electrones se han disociado de su átomos de origen y tienen la libertad de moverse de uno a otro átomo cuando son estimulados ya sea térmica o eléctricamente. La mayoría de los materiales son eficientes conductores del calor porque tienen cierto número de electrones libres que pueden distribuir calor, además de los que se propagan por agitación molecular. En general, un buen conductor de la electricidad también es eficiente como conductor de calor. La ley fundamental de la conducción térmica es una generalización de resultados experimentales relacionados con el flujo de calor a través de un material en forma de placa. Consideramos una placa de espesor L y área A en la figura 18-2. Una cara se mantiene a una temperatura t y la otra a una temperatura t’.Se mide la cantidad de calor Q que fluye en dirección perpendicular a la cara durante un tiempo t. Si se repite el experimento para diversos materiales de diferentes espesores y áreas de la cara, estaremos en condiciones de hacer algunas condiciones de hacer algunas observaciones generales relacionadas con la conducción de calor: 1.- la cantidad de calor transferido por unidad de tiempo es directamente proporcional a la diferencia de temperatura (At = t´-t) entre las dos caras. 2.- la cantidad de calor transferido por unidad de tiempo es directamente proporcional al área A de la placa. 3.- La cantidad de calor transferido por unidad de tiempo es inversamente proporcional al espesor L de la placa.\nEstos resultados se pueden expresar en forma de ecuación introduciéndola constante de proporcionalidad k. Así pues, escribimos H= Q/t = KA (T2-T1/L) Donde H representa la velocidad con la cual se transfiere el calor. A un cuando la ecuación se estableció para un material en forma de placa, también se cumple para una barra de sección transversal A y la longitud L. La constante de proporcionalidad K es una propiedad de cada materia que se conoce como conductibilidad térmica. A partir de la ecuación anterior, se puede observar que las sustancias con alta conductibilidad térmica son buenas conductoras de calor, mientras que las sustancias con baja conductibilidad son conductoras pobres o aislantes. La conductibilidad térmica de unas sustancias es una medida de su capacidad para conducir el calor y se define por medio de esta relación: K= QL / At (T1-T2) El valor numérico para la conductibilidad térmica depende de las unidades elegidas para calor, espesor, área, tiempo y temperatura. Sustituyendo con las unidades del SI para cada una de estas cantidades obtenemos las siguientes unidades aceptadas: UNIDADES SI: J/s.m. °C o bien W/m.K Como usted recordara, el joule por segundo (J/s) es la potencia en watts (W), y que los intervalos de temperatura kelvin y Celsius son iguales. Por desgracia, actualmente las unidades SI de la conductibilidad se usan poco en la industria. La elección de unidades se hace más a menudo sobre el criterio de la comodidad de la medición. Por ejemplo, en el SUEU, el calor se mide en Btu, el espesor en pulgadas, el área en pies cuadrados, el tiempo en horas, y el intervalo de temperatura en grados Fahrenheit. En consecuencia, las unidades de la conductibilidad térmica a partir de la ecuación (18-2) son SUEU: K= Btu. In/ ft2.h. °F\nEn el sistema métrico en el caso de la transferencia de calor se emplea más con frecuencia las calorías que el joule. Si un extremo de una barra metálica se colocara sobre una llama mientras el otro extremo se sujeta con la mano, se observara que esta parte de la barra se va calentando cada vez más, aunque no este en contacto directo con la llama. Decimos que el calor alcanza el extremo frió de la barra por conducción a lo largo o a través\nde la sustancia que la forma. Las moléculas del extremo caliente aumentan la violencia de su vibración si se eleva la temperatura de dicho extremo. Entonces, cuando chocan con sus vecinas que se mueven más lentamente, parte de su energía cinética es compartida con ellas, que la transmiten a su vez a las situadas más lejos de la llama. Por consiguiente, la energía de la agitación térmica se transmite a lo largo de la barra de una molécula a otra, si bien cada molécula permanece en su posición inicial. Es bien sabido que los metales son buenos conductores de la electricidad y así mismo del calor. La aptitud de los metales para conducir la corriente eléctrica es debida al hecho de que en su interior hay electrones llamadas libres, esto es, electrones, electrones que se han desprendido de los átomos de donde procedían. Los electrones libres toman parte en la propagación del calor y son causa de que tomen parte también de la propagación del calor son causa de que los metales sean tan buenos conductores de aquel; en efecto, lo mismo que las moléculas, participan en el proceso de transmitir la energía térmica de las partes mas calientes a las mas frías del metal. La conducción del calor puede únicamente tener lugar cuando las distintas partes del cuerpo se encuentran a temperaturas diferentes, y la dirección del flujo calorífico es siempre de los puntos de mayor a los de menor temperatura. A veces la definición de igualdad y desigualdad de temperaturas se basa en el fenómeno del flujo calorífico; esto es, si el calor pasa de un cuerpo a otro cuando ambos se encuentran e contacto, la temperatura del primero es, por definición, mayor que la del segundo, y si no hay paso del calor del uno al otro, sus temperaturas son iguales.\nTABLA CONDUCTIVIDADES TERMICAS Y VALORES\nK (cal.cm/seg.cm2. °C)\nACERO ALUMINIO COBRE LATON MERCURIO PLATA PLOMO AMIANTO CORCHO FIELTRO HIELO HORMIGON LADRILLO AISLANTE LADRILLO REFRACTARIO LADRILLO ROJO MADERA VIDRIO AIRE ARGON HELIO HIDROGENO OXIGENO\n0.12 0.49 0.92 0.26 0.02 0.97 0.083 0.0001 0.0001 0.0001 0.004 0.002 0.00035 0.0025 0.0015 0.003-0.001 0.002 0.000057 0.000039 0.00034 0.00033 0.000056\nVARIOS SÓLIDOS (VALORES TIPICOS)\nTRANSMICION DE CALOR POR CONVECCION La expresión conveccion se aplica a la propagación del calor de un lugar a otro por un movimiento real de la sustancia caliente. Son ejemplos de esto la estufa de aire caliente y el sistema de calefacción por agua caliente. Si la sustancia caliente es obligada a moverse por un ventilador o una bomba, el proceso se denomina conveccion forzada; si la sustancia se mueve a causa de diferencias de densidad, se denomina convección natural o libre. La dilatación anómala del agua, tiene una influencia importante en los procesos por el cual se hielan los lagos y estanques en invierno. Consideremos un estanque a una temperatura de 20°C, igual en todas partes, supongamos que la temperatura del aire que se encuentra sobre su superficie a -10°C. El agua de la superficie se enfría, p ejemplo; hasta 19°C. Como consecuencia, se contrae, se hace mas densa que el agua caliente que se encuentra debajo de ella, y se hunde en el agua menos densa, siendo ocupado su lugar por agua a 20°C. Al descender el agua más fría se origina un proceso de mezcla, que continúa hasta que toda el agua se enfría a 3°C, se dilata, es menos densa que el agua situada debajo y, por consiguiente flota a la superficie. La conveccion y la mezcla cesan. Y el resto del agua solo puede perder calor por conducción. Como el agua es un cuerpo muy mal conductor, el enfriamiento tiene lugar muy lentamente después de alcanzada la temperatura de 4°C, resultando que el estanque solo se hiela en su superficie. Después, puesto que la densidad del hielo es mas pequeña que la del agua a 0°C, el hielo flota sobre el agua que se encuentra debajo del y la solidificación solo puede tener lugar a partir de este instante, como resultado de la perdida de calor hacia arriba por conducción.\nLa teoría matemática de la conveccion del calor es muy complicada y no existe ninguna ecuación sencilla para la convección, como la hay para la conducción. Esto es debido al hecho de que el calor ganado o perdido por una superficie a determinada temperatura, en contacto con un fluido a otra temperatura distinta, depende de muchas circunstancias, a saber: 1. 2. 3. 4. De que la superficie sea plana o curva. De que sea horizontal o vertical. De que el fluido en contacto con la superficie sea un líquido o un gas. De la densidad, viscosidad, calor especifico y conductividad térmica de un fluido. 5. De que la velocidad del fluido sea suficientemente pequeña para producir un régimen laminar o lo bastante grande para originar un régimen turbulento. 6. De si tiene lugar evaporación, condensación o formación de películas. El procedimiento adoptado en cálculos prácticos es definir primero un coeficiente de conveccion H por medio de la ecuación: H=hA (t2-t1)\nEn la que “H” es la corriente calorífica de conveccion (calor ganado o perdido por conveccion por una superficie, por unidad de tiempo), “A” es la área de la superficie y “(t2-t1)” diferencia de temperaturas entre la superficie y la masa principal del fluido. El paso siguiente es la determinación de “h” que sean adecuados para el tipo dado de dispositivo.\nLa conveccion se ha definido por el proceso por el cual el calor es transferido por medio del movimiento real de la masa de un medio material. Una corriente de líquido o de gas que absorbe energía de un lugar y lo lleva a otro lugar donde lo libera a una porción mas fría del fluido recibe el nombre de corriente de conveccion. Una demostración de laboratorio acerca de las corrientes de conveccion es una secuencia rectangular de tubería de vidrio que se llena de agua y se calienta en una de las esquinas inferiores. El agua que esta cerca de la flama se calienta y se dilata volviéndose menos densa que el agua mas fría que esta sobre ella. A medida que el agua caliente se eleva es remplazada por agua mas fría del tubo inferior. Este proceso continua hasta que una corriente de conveccion contraria al movimiento de las agujas del reloj circula por la tubería. La existencia de dicha corriente se demuestra en forma ostensible dejando caer gotas de tinta por la parte superior abierta. La tinta es transportada por la corriente de conveccion hasta que finalmente regresa a la parte de arriba proveniente de la sección derecha de la tubería. Si el movimiento de un fluido es causado por una diferencia de densidad que acompaña a un cambio en la temperatura, la corriente producida se conoce como conveccion natural. El agua que fluye por la tubería de vidrio Del ejemplo anterior representa una corriente de conveccion natural. Cuando un fluido es obligado a moverse por la acción de una bomba o aspas la corriente producida se conoce como conveccion forzada. Muchas casa se calientan por medio de ventiladores para forzar el aire caliente a desplazarse desde un horno hasta las habitaciones. Cuando se calienta una habitación utilizado un radiador se producen tanto corrientes de conveccion forzadas como naturales. Una bomba de agua hace circular alo largo de una tubería que va hasta el radiador y de ahí la regresa al calentador del horno. El calor que proviene del agua se conduce a través de las paredes del radiador y de allí al aire que esta en contacto con el. El aire caliente se eleva y se desplaza al aire mas frió por lo cual se establece una corriente de conveccion natural que atraviesa toda la habitación. A un cuado algo del calentamiento se realiza por el proceso de radiación los procesos de conducción y conveccion son mas importantes. Por lo tanto el nombre de radiador es inadecuado. Muchas de las propiedades físicas de un fluido dependen de la temperatura y la presión por eso en la mayor parte de los casos solo se puede hacer en cálculo aproximado del proceso. El coeficiente e conveccion no es una propiedad del sólido o del fluido, si no que dependen de muchos parámetros del sistema. TRANSMISIÓN DE CALOR POR RADIACIÓN La radiación presenta una diferencia fundamental respecto a la conducción y la convección: las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío. La radiación es un término que se aplica genéricamente a toda clase de fenómenos relacionados con ondas electromagnéticas (véase Radiación electromagnética). Algunos fenómenos de la radiación pueden describirse mediante la teoría de ondas (véase Movimiento\nondulatorio), pero la única explicación general satisfactoria de la radiación electromagnética es la teoría cuántica. En 1905, Albert Einstein sugirió que la radiación presenta a veces un comportamiento cuantiado: en el efecto fotoeléctrico, la radiación se comporta como minúsculos proyectiles llamados fotones y no como ondas. La naturaleza cuántica de la energía radiante se había postulado antes de la aparición del artículo de Einstein, y en 1900 el físico alemán Max Planck empleó la teoría cuántica y el formalismo matemático de la mecánica estadística para derivar una ley fundamental de la radiación. La expresión matemática de esta ley, llamada distribución de Planck, relaciona la intensidad de la energía radiante que emite un cuerpo en una longitud de onda determinada con la temperatura del cuerpo. Para cada temperatura y cada longitud de onda existe un máximo de energía radiante. Sólo un cuerpo ideal (cuerpo negro) emite radiación ajustándose exactamente a la ley de Planck. Los cuerpos reales emiten con una intensidad algo menor.\nCAMBIOS DE FASE Se sabe que la materia puede existir en estado sólido líquido y gaseoso. Así, la sustancia química H2O existe en estado sólido (hielo), liquido (agua) y en estado gaseoso (vapor). Siempre que no se descompongan a elevadas temperaturas, todas las sustancias pueden existir en cualquiera de los tres estados cuando se encuentran en condiciones adecuadas de presión y temperatura. Los cambios de un estado a otro van acompañados de absorción o desprendimiento de calor y, ordinariamente, de cambios de volumen. Como ejemplo, supongamos que se toma hielo de un frigorífico, dentro del cual la temperatura es de -25°C, se tritura rápidamente, se coloca en un recipiente y se introduce un termómetro dentro de esta masa de hielo. Imaginemos que se rodea el recipiente con una espiral de calefacción que le suministra calor a ritmo constante, y supongamos que el hielo no recibe calor por otro procedimiento. Se observara que la temperatura del hielo aumenta. Tan pronto como se haya fundido la ultima porción de hielo, la temperatura comienza a elevarse de nuevo a ritmo constante, cuando se haya alcanzado la temperatura de 100°C comenzaran a escapar de la superficie liquida burbujas de vapor, o sea, el agua empieza a hervir. La temperatura permanecerá constante en 100°C hasta que\ntoda el agua haya desaparecido. Ha tenido lugar otro cambio de estado pasando de líquido a gaseoso. Si se hubiese recogido todo el vapor, no permitiendo le difundirse, el proceso de calentamiento podría continuar y gas hubiera recibido el nombre de vapor recalentado.\n140 120 100 80 60 40 20 0 -20 -40 hielo agua vapor C1\nSUSTANCIA AGUA ALCOHOL ETILICO AZUFRE MERCURIO NITROGENO OXIGENO PLATA PLATINO PLOMO\nPUNTO NORMAL FUSION °C °F 0 32 -114 -174 119 246 -39 -38 -210 -346 -219 -363 961 1762 1775 3232 327 621\nDE CALOR DE FUSION cal/g Btu/lb. 79.7 144 24.9 44.8 13.2 23.8 2.82 5.08 6.09 10.95 3.3 5.95 21.1 38 27.2 49 5.86 10.59\nPUNTO NORMAL DE CALOR EBULLICION VAPORIZACION °C °F cal/g Btu/Lb. 100 212 539 970 78 172 204 368\n444 357 -196 -183\n831 675 321 297\n117 87 92\nHay tres formas en las que puede ocurrir este cambio;(1) revaporización, (2) ebullición y (3) sublimación. Durante la revaporización en la superficie de un líquido mientras las moléculas con más energía abandonan la superficie. En el proceso de ebullición, el proceso de vaporización se presenta en un seno del líquido. La sublimación tiene lugar cuando un sólido se evapora sin pasar por la fase liquida. En cada uno de esos casos, el líquido o el sólido deben perder una cantidad de energía igual al calor latente de revaporización o sublimación. La teoría molecular de la materia supone que un líquido esta formado por moléculas agrupadas muy cerca una de otras. Estas moléculas tienen una energía cinética media que esta relacionada con la temperatura del líquido. Sin embargo debido a las colisiones que se producen al azar o al movimiento vibratorio, no todas las moléculas se mueven con la misma rapidez; algunas se mueven más rápidamente que otras. Por el hecho de que las moléculas están muy cercanas entre si, las fuerzas entre ellas son relativamente grandes. A medida de que una molécula se aproxima a la superficie del líquido, experimenta una fuerza resultante que la empuja hacia abajo. La fuerza neta surge del hecho de que no existen moléculas del liquido enzima de la superficie, que equilibren la atracción hacia debajo de la superficie. Únicamente las partículas que se mueven con mayor rapidez pueden llegar a la superficie con la energía suficiente para sobre pasar las fuerzas de oposición. Se dicen que estas\nmoléculas se evaporan debido a que, al abandonar el líquido, se convierten en partículas de gas típicas. No han cambiado químicamente; la única diferencia de un líquido y su propio vapor es la distancia que separa las moléculas. En vista que solo las moléculas con mayor energía son capaces de separarse de la superficie, la energía cinético media de las partículas que permanecen en liquido se reduce. Por lo tanto, la revaporización es un proceso de enfriamiento. La rapidez de revaporización es afectada por la temperatura del liquido, el numero de moléculas por encima del liquido (la presión), el área de la superficie es expuesta y el grado de ventilación presente. • Presión de vapor\nSe llena parcialmente en un recipiente de agua. La presión que ejerce las moléculas por arriba de la superficie del agua se miden por medio de un manómetro de mercurio de tubo abierto. Cuando una molécula del líquido con alta energía se desprende de la superficie, se transforma en una molécula de aire que se encuentra encima del líquido. Estas moléculas de vapor chocan con las moléculas de aire, con las moléculas de vapor y contra las paredes del recipiente las moléculas adicionales de vapor son la causa de que se eleve la presión dentro del recipiente. Las moléculas de vapor también pueden rebotar contra el líquido, y allí son retenidas con moléculas en estado líquido. Este proceso recibe el nombre de condensación. Al cavo de cierto tiempo, la rapidez de evaporización llega hacer igual a la rapidez de condensación y se produce una condición de equilibrio. En estas condiciones se dice que el espacio situado arriba del líquido esta saturado. A la presión ejercida por vapor saturado contra las paredes del recipiente además, de que la ejercen las moléculas de aire se le conoce como vapor saturado. Esta presión es característica de cada sustancia y depende de la temperatura, pero es independiente del volumen del vapor. La presión del vapor saturado de una sustancia es la presión adicional ejercida por las moléculas de vapor sobre la sustancia y sus alrededores en condiciones de saturación. Una vez obtenida la condición de saturación para una sustancia y su vapor a una temperatura determinada, la presión de vapor permanece esencialmente constante. Si la temperatura se incrementa, las moléculas del líquido adquieren mas energía y la evaporación se produce con mayor rapidez. La condición de equilibrio persiste hasta que la rapidez de condensación se equilibra de nuevo con la evaporización. Por lo tanto, la presiona de vapor saturado de una sustancia aumenta al elevarse la temperatura. Cuando un líquido hierve se puede ver como se elevan las burbujas de su vapor desde el interior del líquido hacia la superficie. El hecho de que dichas burbujas sean\nestables y no se desintegren indica que la presión del interior de la burbuja es igual a la presión que existe fuera de ella. La presión del interior de la burbuja es presión de vapor a esa temperatura; la presión de afuera es la presión que existe a esa profundidad del líquido. En esta condición de equilibrio, la vaporización se realiza libremente en todo el líquido, dando lugar a una agitación del líquido. La ebullición se define como la vaporización dentro de un líquido cuando su presión de vapor es igual a la presión en el líquido. Si la presión en la superficie del líquido es de un 1atm, como lo seria en un recipiente abierto, la temperatura a la cual ocurre la ebullición se conoce como punto de ebullición normal para ese liquido. El punto de ebullición del agua es 100 grados centígrados por el hecho de que esa es la temperatura a la cual la presión de vapor del agua es 1atm (760ml de mercurio). Si la presión de la superficie de cualquier líquido es menor que 1 atm., se alcanzara la ebullición a una temperatura inferior al punto de ebullición normal. Si la presión externa es mayor que 1 atm. La evicción se iniciara a una temperatura más alta.\nFRICCION Siempre que la superficie de un cuerpo desliza sobre la de otro, cada cuerpo ejerce sobre el otro una fuerza de rozamiento paralela a la superficie. La fuerza sobre cada cuerpo es opuesta al sentido de su movimiento respecto al otro. Así, cuando un bloque desliza de derecha a izquierda a lo largo de la superficie de una mesa, actúa sobre el bloque una fuerza de rozamiento hacia la derecha, y una fuerza igual actúa hacia la izquierda sobre la mesa. Las fuerzas de rozamiento pueden ejercerse también cuando hay un movimiento relativo. Una fuerza horizontal actuando sobre una pesada caja de embalaje, que se encuentra en reposo sobre el suelo, puede no ser suficiente para no poner la caja en movimiento, por ser compensada la fuerza aplicada por una fuerza de rozamiento igual ejercida por el suelo sobre la caja. Las causas de estas fuerzas de rozamiento no esta totalmente clara, y su estudio ofrece un campo interesante de investigación. Cuando un metal no lubricado desliza sobre otro parece haber una soldadura momentánea de ambos en las partes salientes que toman contacto. La fuerza de rozamiento observada es la fuerza requerida para romper estas finas soldaduras. El mecanismo de la fuerza de dos bloques de madera, o entre dos ladrillos, debe ser de tipo muy distinto. También actúan fuerzas de rozamiento sobre un cuerpo que se mueve a través de un fluido, se dice que el fluido presenta viscosidad. El movimiento de un cuerpo al\nrodar sobre otro es obstaculizado por una fuerza que se llama rozamiento de rodadura que se origina por deformación de ambos cuerpos cuando se ponen en contacto. Para dos superficies dadas, el valor máximo de Fs, es proporcional, aproximadamente, a la fuerza normal N. La fuerza normal de rozamiento estático puede tener por consiguiente, cualquier valor comprendido entre cero (cuando no hay una fuerza aplicada a la superficie) y un valor máximo a la fuerza proporcional a la fuerza normal N, o sea que es igual a MsN. El factor Ms se denomina coeficiente estático de rozamiento. Así, Fs N El signo de igualdad solo es valido cuando la fuerza aplicada T, paralela a la superficie tiene un valor tal que el movimiento esta pronto a iniciarse. Cuando T es menor que este valor es valido el signo de desigualdad, y el valor de la fuerza de rozamiento ha de calcularse mediante las condiciones de equilibrio. Tan pronto como el deslizamiento comienza, se observa que la fuerza de rozamiento disminuye. Para las dos superficies dadas, esta nueva fuerza de rozamiento es también directamente proporcional a la normal N. el coeficiente de proporcionalidad, Mk, se denomina coeficiente de rozamiento por deslizamiento o coeficiente cinético de rozamiento. Así cuando el bloque esta en movimiento la fuerza de rozamiento por deslizamiento esta dada por; Fk=MkN Los coeficientes estático y cinético de rozamiento dependen principalmente de la naturaleza de ambas superficies en contacto, siendo relativamente grande si las superficies son ásperas y pequeño si son pulidas. El coeficiente cinético por deslizamiento depende un poco de la velocidad relativa. COEFICIENTES DE FRICCION APROXIMADOS Madera sobre madera Acero sobre acero Metal sobre cuero Madera sobre cuero Caucho sobre concreto seco Caucho sobre concreto mojado Ms\nMs 0.7 0.15 0.6 0.5 0.9 0.7\nMk 0.4 0.09 0.5 0.4 0.7 0.57\nPOTENCIA MECÁNICA En la definición del trabajo no se especifica cuánto tiempo toma realizarlo. Cuando subes las escaleras con una carga haces el mismo trabajo ya sea que subas lentamente o corriendo. ¿Entonces por qué te sientes más fatigado cuando corres escalera arriba durante unos cuantos segundos que cuando subes tranquilamente durante unos minutos? Para entender esta diferencia es menester referirse a la rapidez con que se hace el trabajo, es decir, a la potencia. La potencia es la razón de cambio a la que se realiza el trabajo. Es igual al cociente del trabajo realizado entre el intervalo de tiempo que toma Realizarlo: Un motor de alta potencia realiza trabajo con rapidez. Un motor de automóvil cuya potencia es el doble de la del otro no produce necesariamente el doble de trabajo o el doble de rapidez que el motor menos potente. Decir que tiene el doble de potencia significa que puede realizar la misma cantidad de trabajo en la mitad del tiempo. La ventaja de un motor potente es la aceleración que produce. Se puede considerar la potencia de la siguiente manera: un litro de gasolina puede realizar una cantidad de trabajo dada, pero la potencia que produce puede tener cualquier valor, dependiendo de que tan aprisa se consuma.\nComo puedes notar tanto el trabajo T como el tiempo t son magnitudes escalares, por lo que la potencia también es un escalar. Si la fuerza que efectúa trabajo es constante y desplaza el cuerpo una distancia d en la misma dirección y sentido, se tiene que el trabajo es: T = F.d; dando lugar que; donde d/t mide el valor de la rapidez media del cuerpo, por lo que la potencia se puede escribir como P= F.v Así por lo tanto, la potencia se puede medir mediante el producto de la velocidad por la magnitud de la fuerza que actúa a lo largo de la dirección de la fuerza. La unidad de potencia es el joule por segundo, también llamado watio (En honor a James Watt, quién desarrolló la máquina de vapor a fines del siglo XVIII). Se gasta un Watio (W) de potencia cuando se realiza un joule de trabajo en un segundo. Un Kilowatio (Kw.) es igual a 1000 Watios. Es de uso común en los recibos de luz la unidad kilowatio-hora (Kw.-h), la cual es una unidad de energía o trabajo y se deriva de T = P.t., donde P se mide en Kw. y el tiempo en horas. Un Megawatio (MW) es igual a un millón de Watios. Un motor de 100 W es el que consume 100 joules en un segundo. Otras unidades de uso frecuente son el caballo de fuerza (Horse Power, HP) y el caballo de vapor (CV) • • 1HP = 746 W 1 CV = 735 W\nENERGÍA MECÁNICA Es la energía que se debe a la posición o al movimiento de un objeto. Cuando el agua de una represa se desprende, la energía potencial se convierte en energía cinética y la suma de ambas conforma la energía mecánica. Cuando se realiza trabajo para dar cuerda a un mecanismo de resorte, el resorte adquiere la capacidad de realizar trabajo sobre los engranajes de un reloj, de un timbre o de una alarma. En cada uno de estos casos se ha adquirido algo. Este “algo” que adquiere un objeto le permite hacer trabajo. Puede darse en la forma de una comprensión de los átomos del material de un objeto; puede ser la separación física de cuerpos que se atraen; puede tratarse de un reordenamiento de cargas eléctricas en las moléculas de una sustancia. Ese “algo” que permite a un objeto realizar trabajo es energía. Igual que el trabajo, la energía se mide en joules.\nTRABAJO Y TEOREMA DE TRABAJO-ENERGIA CINETICA Sabemos ya que una fuerza es capaz de modificar el estado de movimiento de un cuerpo. Si recordamos algunos casos podemos llegar a conclusiones interesantes. Por ejemplo, si se tiene una partícula con velocidad inicial en dirección al eje x positivo y se aplica una fuerza constante en esta misma dirección, observamos que la magnitud de la velocidad de la partícula esta aumentando continuamente. Por otro lado, en el caso del movimiento circular uniforme, la magnitud de la velocidad de la partícula se mantiene constante, mientras que la fuerza aplicada esta ahora en dirección siempre perpendicular al movimiento. De acuerdo con estos ejemplos, parecería ser que es de la componente de la fuerza en la dirección del movimiento la que es capaz de modificar la magnitud de la velocidad de una partícula. Para investigar esta proposición observemos que de acuerdo a la segunda ley de newton, si F es la fuerza total sobre una partícula entonces V . Mdv / Dt= V.F y por otro lado V.Dv /Dt= Vx DVx / Dt + Vy DVy / Dt = D (½ Vx2) / Dr + D (½ Vy2) / Dt = Dv2/ Dt, obteniendo por lo tanto:\nD / DT (½ MV2) = F.V = F (cos) v Esta ecuación nos dice que en efecto, es la componente de la fuerza en la dirección del movimiento (F cos) la que influye en la variable de V2. De la ecuación anterior podemos obtener otras conclusiones de considerable importancia. Si en esa ecuación observamos que V= Dr / Dt y además multiplicamos la ecuación por Dt, obtenemos:\nD (½ Mv2)= F.Dr= F II Dr II cos Es decir si la partícula ha seguido una cierta trayectoria en el espacio y fijamos nuestra atención a cualesquiera dos instantes t1 y t2 obtenemos:\nD (½ Mv2) = Trayectoria De t1 a t2\nF. Dr. Trayectoria de t1 a t2\nY como en el término de la izquierda se tiene una diferencial exacta se tiene: Pero es interesante, que según el resultado, si se conoce previamente la forma de la trayectoria del cuerpo podemos calcular la velocidad cualquier punto “P” conociendo la velocidad en el punto “P”. Para esto bastaría con poder calcular la integral que esta en el lado derecho de la desigualdad. Y lo importante es que esta integral se podrá calcular de manera sencilla en muchos casos, se llama el trabajo efectuado por la fuerza “F”, generalmente se denota un trabajo con la letra “W”. A la cantidad (½) Mv2 se la llama energía cinética. Se le denomina generalmente con la letra “T”. Con la nomenclatura el resultado anterior simplemente establece que: El cambio de la energía cinética de una partícula es igual al trabajo efectuado sobre ella. Debido a su uso frecuente es útil hacer una observación de que: el trabajo de la fuerza resultante es la suma de los trabajos hechos por cada una de las fuerzas aplicadas a las partículas. Esto se debe a que si Fr= F1 + F2 + entonces Ft. Dr= F1. Dr + F2 .Dr. Las unidades del trabajo son las mismas que las de la energía cinética y se les llama unidades de energía. Así pues energía=fuerza. Distancia= masa. Longitud2. Tiempo2. En el SI. De unidades la unidad de energía es el joule o julio:\nJOULE= J = Kg. M2. S-2 Una consideración que nos será útil en varios casos, es que si la partícula se mueve en una trayectoria perpendicular en todo punto a la fuerza normal N según nuestro SI. ; Entonces N.Dr = 0 por lo que concluimos que la normal no hace trabajo.\nENERGIA POTENCIAL Hemos visto que el trabajo hecho por la gravedad sobre una partícula de masa M solo depende del cambio de alturas: Wg = -Mg (H2 – H1) Y no de la trayectoria especifica seguida. Si la única fuerza que hace trabajo es la gravedad tenemos entonces: ½ Mv2 + Mgh = ½ Mv + Mgh O sea, en estos casos la suma de energía cinética y “Mgh” se mantiene constante durante todo el movimiento de la partícula. Observemos que este resultado solo ha usado esencialmente el hecho de poder expresar al trabajo de P a P’ como una diferencia: algo – algo. Decimos que un campo de fuerzas F sobre M que tiene esta propiedad es conservativo. Es decir:\nSi dado el campo de fuerzas F aplicado sobre M, existe alguna función U de la posición de M tal que, para cualquier trayectoria de P a P’ el trabajo W vale (U’-U), entonces F es un campo conservativo. Una condición necesaria para que F sea conservativa se puede obtener al considerar una trayectoria que vaya de P al mismo punto P. en este caso debido a que P’ = P tenemos U’ = U por lo que concluimos que: Es necesario para que F sea conservativa. En el caso de una fuerza de rozamiento, es claro que QW<0, así pues este es un ejemplo de energía no conservativa. Como las unidades de trabajo son de energía, la función U también tiene unidades de energía. Mas aun si pensamos que U (P) es una cantidad asociada a la partícula “m” debido a su posición P, la ecuación anterior la podemos expresar diciendo: la energía dada po F a la masa m se explica por una disminución de la cantidad U. Esto sugiere que podemos entender a la función U como una especie de energía reservada. De hecho esta es la idea atrás de la definición siguiente. A una función “U” asociada ala campo conservativo aplicada sobre m, se le llama energía potencial de la masa m debida a este campo. Si el campo F es conservativo, se puede construir una función U si se elige arbitrariamente un punto Po: W p-p= W p-po + W po - p’ =Up – Up’ Al punto arbitrario Po se le llama punto de referencia y es simplemente un punto auxiliar puesto que W p-p’ no depende realmente de Po.\nPOTENCIA Cuando un motor actúa sobre un cuerpo resulta importante no solo conocer el trabajo que ha desarrollado, si no también el tiempo en que lo ha llevado a cabo. Hay una cantidad física adecuada para este tiempo de consideraciones que recibe el nombre de potencia y que es la cantidad de energía por unidad de tiempo que esta siendo entregada o recibida por un cierto agente en un determinado instante: P = ENERGIA / T Si este agente es una fuerza F actúa sobre la partícula, la potencia entregada a esta ultima se puede re-expresar de otra manera. Considerando que la diferencial de trabajo actuado por F sobre la partícula en el intervalo Dt de tiempo es: DwF= F. Dr Donde Dr representa el pequeño desplazamiento ocurrido en este lapso, obtenemos entonces que. Pf = F.V\nDonde V es la velocidad instantánea. Esta potencia representa la rapidez con la F esta haciendo trabajo sobre la partícula.\nENERGIA ELECTRICA Sabemos que sobre una carga se ejerce una fuerza debido a otras cargas eléctricas, y es de esperar entonces que al moverse esta carga el campo eléctrico generado por las otras cargas efectué un trabajo sobre ella. Un gran número de aplicaciones tecnológicas de la física se basan precisamente en el movimiento de las cargas eléctricas y en las transformaciones de energías asociadas a este movimiento. Podemos mencionar por ejemplo: la generación d energía eléctrica en una presa, la obtención de movimiento mecánico usando un motor eléctrico, sistemas eléctricos de alumbrado, sistemas eléctricos de medición, etc. Es por eso que tiene considerable interés físico el estudio del trabajo que se efectúa sobre un conjunto de cargas en movimiento en presencia de cargas en movimiento en presencia de un campo eléctrico. Para esto, empecemos con el campo de una sola carga eléctrica.\nPensemos pues que esta carga esta sujeta a varias fuerzas de distinto origen, pero también a un campo electrostático, es decir, generado por una multitud de cargas pero todas enredosas. En los apéndices de estas notas se demuestra que: El campo electroestático es conservativo. Y entonces, como vimos anteriormente en estas notas, esto permite definir la energía potencial de una carga. Además, sabemos que el trabajo hecho por este campo sobre la carga es simplemente el negativo del cambio de energía potencial cuando se mueve la carga. Pero nuestro interés es aplicar estas ideas al caso de varias cargas en movimiento, es por eso que nos resultara de gran utilidad el concepto de potencial que definimos: El potencial eléctrico en un punto del espacio es la energía potencial por unidad de carga que tendría una carga eléctrica que se colocara en ese punto. En forma algebraica, si V es el potencial eléctrico en P tenemos que: V = U/q\nDonde U es la energía potencial electrostática de la carga q debida a estar en el punto P. La energía potencial eléctrica de cualquier carga q esta relacionada con el trabajo que el campo eléctrico hace sobre ella. De hecho si la carga desplaza de un punto A un punto B del espacio, el trabajo W hecho sobre ella es:\nW = (UB – UA)\nPor otro lado de acuerdo con la definición de potencial resulta que: UB – UA = qVB –qVA = q (VB – VA) Y finalmente obtenemos pues la ecuación que conecta al trabajo con la diferencia de potencial: W = -q V\nObserve que este es el trabajo hecho por el campo eléctrico sobre la carga, es decir, la cantidad (-qV) es la energía obtenida por la carga que y proporcionada por el campo eléctrico la unidad de potencial (electroestático) en el SI. De unidades es el Volt. Que se denota V y se define como: V = j C-1 Donde J es joule y C es couloumb. En muchas ocasiones ala diferencia de potencial se le denota también con la letra “V “, pero siempre es posible por el contexto de determinar si la referencia se hace al potencial o a la diferencia de potencial.\nCORRIENTE ELECTRICA Son varios los agentes que pueden “ entregar” trabajo negativo o positivo a las cargas: fuentes de FEM, campo electroestático, o el cuerpo dentro del cual se mueven estas cargas, la cantidad de trabajo dependerá de la cantidad total de carga que ha fluido. Así por ejemplo si un acumulador de 12v se conecta a un motor y a fluido una carga de 10c, las cargas eléctricas habrán recibido 120j del acumulador en total y estos mismos 120j es la energía máxima que podrá recibir el motor. En este caso se ve claramente que son cargas eléctricas el medio físico empleado para transferir energía de cierta región (el acumulador) a otra (el motor). Si el motor recibe 120j podrá subir a una masa de 10Kg a una altura aproximadamente de 1.2m y así realizar un trabajo útil.\nPero en este ejemplo es claro que este trabajo no seria de mucha utilidad si toma toda una hora para realizarse es claro que si pretendes realizar este trabajo en 10s y no en una hora, entonces los 10c deberán fluir precisamente en estos 10s y no en 360s. Podemos pues darnos cuento que no solo es importante analizar la cantidad de carga a ‘Q que ha viajado a través de cierto sistema físico si no el tiempo que se ha tomado para esto precisamente la cantidad que mide esta rapidez de flujo de carga eléctrica se llama corriente eléctrica y se le define como cantidad neta de carga (positiva) que esta fluyendo por unidad de tiempo en cierta dirección. Algebraicamente si I se representa en la corriente ‘q a la carga neta que ha fluido y ‘t que a trascurrido tenemos:\nI = ‘Q / ‘T Esta cantidad podemos ver por lo que hemos discutido será muy útil para analizar la rapidez con la que efectúa trabajo cuando hay cargas eléctricas en movimiento. Pero su importancia va más allá que este uso. De hecho en electrónica y eléctrica esta cantidad es mas usada directamente que el mismo concepto de carga eléctrica.\nPOTENCIAL ELECTRICO El concepto de voltaje o potencial en electricidad es similar al concepto de altura en la gravedad y el concepto de temperatura en termodinámica. La fuerza eléctrica al igual que la fuerza gravitacional, es consecuencia de las leyes fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas eléctricas conciernen a la interacción de una distribución de carga con otra carga. La energía potencial eléctrica es la energía de la distribución de la carga junto con la de una segunda carga. El potencial eléctrico tiene la misma relación con el campo eléctrico que la que tiene la energía potencial con la fuerza. La descarga de los rayos es una impresionante demostración de que hay energía en los campos eléctricos. Existe una gran diferencia de potencial entre la Tierra y las nubes, o entre nubes distintas, que provoca el rayo.\nENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA Existe una relación entre el trabajo y la energía potencial. El concepto de energía de posición o energía potencial es extremadamente útil. Se sabe que una masa m a una altura h (mucho menor que el radio de la Tierra) sobre la superficie terrestre tiene una energía potencial que se puede representar por:\nEsa energía potencial se puede convertir en energía cinética de acuerdo a la conservación de la energía. Al levantar un objeto se realiza trabajo sobre él y se incrementa su energía potencial gravitacional. De manera análoga, un objeto cargado puede tener energía potencial en virtud de su posición en un campo eléctrico. También se requiere trabajo para\ndesplazar una partícula cargada contra el campo eléctrico de un cuerpo con carga. La energía potencial eléctrica de una partícula cargada aumenta cuando se realiza trabajo sobre ella para moverla contra el campo eléctrico de algún otro objeto cargado. La fuerza eléctrica que ejerce la carga qo sobre la q, separadas por una distancia r, es:\nEsta fuerza tiene una notable semejanza con la fuerza de gravitación. Ambas fuerzas son conservativas, de modo que ambas tienen energía potencial U. Esa energía potencial, que es función de la posición, asume la misma forma para ambos casos. Solo los cambios de energía potencial tienen significado. Al representar un campo eléctrico no uniforme originado por una carga fuente puntual + q. Si dentro del campo originado por esa carga se coloca una carga de prueba positiva + qo, sobre dicha carga actúa, en cada punto donde se sitúe, una fuerza eléctrica cuyo módulo viene dada por la ley de Coulomb. Como la fuerza eléctrica no es constante, para obtener una expresión que permita medir la energía potencial eléctrica. En la Posición rA la carga de prueba + qo está sometida a una fuerza eléctrica del mismo módulo que e pero de e y un agente externo debe aplicar una fuerza sentido opuesto para equilibrarla. Si la carga + qo se aproxima a la carga + q, la fuerza e aumenta por lo que también debe aumentar para lograr el equilibrio de la carga + qo. En consecuencia para mover la carga de prueba + qo con rapidez constante desde la posición rA hasta la posición rB, un agente externo debe aplicar, en cada instante que considere, una fuerza diferente. El módulo de la fuerza aplicada por el agente externo en cada instante que se considere es por ley de Coulomb:\nEl producto K.q.qo es constante. El área bajo el gráfico mide el trabajo WAB realizado por el agente externo para llevar la carga + qo desde la posición rA hasta la posición rA. Utilizando procedimientos matemáticos se demuestra que el trabajo WAB viene dado por la siguiente ecuación:\nEste trabajo se almacena en forma de energía de posición o energía potencial eléctrica U en el sistema formado por las cargas q y qo. Se puede escribir:\nY en la posición rB:\nLa energía potencial eléctrica es nula (U0= 0) cuando la separación entre las cargas es infinitamente grande (r a) En general la energía potencial eléctrica de un sistema de dos cargas q y qo separadas la distancia r es:\nLa energía potencial eléctrica U del sistema formado por una carga fuente puntual q y una carga de prueba positiva + qo situada a la distancia r de q es una magnitud que se mide por el trabajo que debe realizar un agente externo para desplazar la carga de prueba + qo con rapidez constante desde una distancia infinita hasta la distancia r de q. Un objeto cargado tiene energía potencial eléctrica en virtud de su posición en un campo eléctrico Para calcular la energía potencial eléctrica de un sistema de más de dos cargas el procedimiento es calcular la energía potencial eléctrica para cada par de cargas separadamente y luego sumar los resultados algebraicamente.\nTERMODINAMICA Termodinámica, campo de la física que describe y relaciona las propiedades físicas de la materia de los sistemas macroscópicos, así como sus intercambios energéticos. Los principios de la termodinámica tienen una importancia fundamental para todas las ramas de la ciencia y la ingeniería. Un concepto esencial de la termodinámica es el de sistema macroscópico, que se define como un conjunto de materia que se puede aislar espacialmente y que coexiste con un entorno infinito e imperturbable. El estado de un sistema macroscópico se puede describir mediante propiedades cuantificables como la temperatura, la presión o el volumen, que se conocen como variables de estado. Es posible identificar y relacionar entre sí muchas otras variables termodinámicas (como la densidad, el calor específico, la compresibilidad o el coeficiente de dilatación), con lo que se obtiene una descripción más completa de un sistema y de su relación con el entorno. Todas estas variables se pueden clasificar en dos grandes grupos: las variables extensivas, que dependen de la cantidad de materia del sistema, y las variables intensivas, independientes de la cantidad de materia.\nCuando un sistema macroscópico pasa de un estado de equilibrio a otro, se dice que tiene lugar un proceso termodinámico. Las leyes o principios de la termodinámica, descubiertos en el siglo XIX a través de meticulosos experimentos, determinan la naturaleza y los límites de todos los procesos termodinámicos. PRINCIPIO CERO DE LA TERMODINÁMICA Frecuentemente, el lenguaje de las ciencias empíricas se apropia del vocabulario de la vida diaria. Así, aunque el término “temperatura” parece evidente para el sentido común, su significado adolece de la imprecisión del lenguaje no matemático. El llamado principio cero de la termodinámica, que se explica a continuación, proporciona una definición precisa, aunque empírica, de la temperatura. Cuando dos sistemas están en equilibrio mutuo, comparten una determinada propiedad. Esta propiedad se puede medir, y se le puede asignar un valor numérico definido. Una consecuencia de ese hecho es el principio cero de la termodinámica, que afirma que si dos sistemas distintos están en equilibrio termodinámico con un tercero, también tienen que estar en equilibrio entre sí. Esta propiedad compartida en el equilibrio es la temperatura. Si uno de estos sistemas se pone en contacto con un entorno infinito que se encuentra a una temperatura determinada, el sistema acabará alcanzando el equilibrio termodinámico con su entorno, es decir, llegará a tener la misma temperatura que éste. (El llamado entorno infinito es una abstracción matemática denominada depósito térmico; en realidad basto con que el entorno sea grande en relación con el sistema estudiado.) La temperatura se mide con dispositivos llamados termómetros. Un termómetro se construye a partir de una sustancia con estados fácilmente identificables y reproducibles, por ejemplo el agua pura y sus puntos de ebullición y congelación en condiciones normales. Si se traza una escala graduada entre dos de estos estados, la temperatura de cualquier sistema se puede determinar poniéndolo en contacto térmico con el termómetro, siempre que el sistema sea grande en relación con el termómetro. PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA La primera ley de la termodinámica da una definición precisa del calor, otro concepto de uso corriente. Cuando un sistema se pone en contacto con otro más frío que él, tiene lugar un proceso de igualación de las temperaturas de ambos. Para explicar este fenómeno, los científicos del siglo XVIII conjeturaron que una sustancia que estaba presente en mayor cantidad en el cuerpo de mayor temperatura fluía hacia el cuerpo de menor temperatura. Según se creía, esta sustancia hipotética llamada “calórico” era un fluido capaz de atravesar los medios materiales. Por el contrario, el primer principio de la termodinámica identifica el calórico, o calor, como una forma de energía. Se\npuede convertir en trabajo mecánico y almacenarse, pero no es una sustancia material. Experimentalmente se demostró que el calor, que originalmente se medía en unidades llamadas calorías, y el trabajo o energía, medidos en julios, eran completamente equivalentes. Una caloría equivale a 4,186 julios. El primer principio es una ley de conservación de la energía. Afirma que, como la energía no puede crearse ni destruirse —dejando a un lado las posteriores ramificaciones de la equivalencia entre masa y energía (véase Energía nuclear) — la cantidad de energía transferida a un sistema en forma de calor más la cantidad de energía transferida en forma de trabajo sobre el sistema debe ser igual al aumento de la energía interna del sistema. El calor y el trabajo son mecanismos por los que los sistemas intercambian energía entre sí. En cualquier máquina, hace falta cierta cantidad de energía para producir trabajo; es imposible que una máquina realice trabajo sin necesidad de energía. Una máquina hipotética de estas características se denomina móvil perpetuo de primera especie. La ley de conservación de la energía descarta que se pueda inventar nunca una máquina así. A veces, el primer principio se enuncia como la imposibilidad de la existencia de un móvil perpetuo de primera especie. SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA La segunda ley de la termodinámica da una definición precisa de una propiedad llamada entropía. La entropía se puede considerar como una medida de lo próximo o no que se halla un sistema al equilibrio; también se puede considerar como una medida del desorden (espacial y térmico) del sistema. La segunda ley afirma que la entropía, o sea, el desorden, de un sistema aislado nunca puede decrecer. Por tanto, cuando un sistema aislado alcanza una configuración de máxima entropía, ya no puede experimentar cambios: ha alcanzado el equilibrio. La naturaleza parece pues “preferir” el desorden y el caos. Se puede demostrar que el segundo principio implica que, si no se realiza trabajo, es imposible transferir calor desde una región de temperatura más baja a una región de temperatura más alta. El segundo principio impone una condición adicional a los procesos termodinámicos. No basta con que se conserve la energía y cumplan así el primer principio. Una máquina que realizara trabajo violando el segundo principio se denomina “móvil perpetuo de segunda especie”, ya que podría obtener energía continuamente de un entorno frío para realizar trabajo en un entorno caliente sin coste alguno. A veces, el segundo principio se formula como una afirmación que descarta la existencia de un móvil perpetuo de segunda especie. CICLOS TERMODINÁMICOS Ciclo de Carnot El ciclo ideal de Carnot fue propuesto por el físico francés Sadi Carnot, que vivió a principios del siglo XIX. Una máquina de Carnot es perfecta, es decir, convierte la máxima energía térmica posible en trabajo mecánico. Carnot demostró que la\neficiencia máxima de cualquier máquina depende de la diferencia entre las temperaturas máxima y mínima alcanzadas durante un ciclo. Cuanto mayor es esa diferencia, más eficiente es la máquina. Por ejemplo, un motor de automóvil sería más eficiente si el combustible se quemara a mayor temperatura o los gases de escape salieran a menor temperatura.\nTodas las relaciones termodinámicas importantes empleadas en ingeniería se derivan del primer y segundo principios de la termodinámica. Resulta útil tratar los procesos termodinámicos basándose en ciclos: procesos que devuelven un sistema a su estado original después de una serie de fases, de manera que todas las variables termodinámicas relevantes vuelven a tomar sus valores originales. En un ciclo completo, la energía interna de un sistema no puede cambiar, puesto que sólo depende de dichas variables. Por tanto, el calor total neto transferido al sistema debe ser igual al trabajo total neto realizado por el sistema. Un motor térmico de eficiencia perfecta realizaría un ciclo ideal en el que todo el calor se convertiría en trabajo mecánico. El científico francés del siglo XIX Nicolás L. Sadi Carnot, que concibió un ciclo termodinámico que constituye el ciclo básico de todos los motores térmicos, demostró que no puede existir ese motor perfecto. Cualquier motor térmico pierde parte del calor suministrado. El segundo principio de la termodinámica impone un límite superior a la eficiencia de un motor, límite que siempre es menor del 100%. La eficiencia límite se alcanza en lo que se conoce como ciclo de Carnot.\nTERCER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA El segundo principio sugiere la existencia de una escala de temperatura absoluta con un cero absoluto de temperatura. El tercer principio de la termodinámica afirma que el cero absoluto no se puede alcanzar por ningún procedimiento que conste de un número finito de pasos. Es posible acercarse indefinidamente al cero absoluto, pero nunca se puede llegar a él. FUNDAMENTOS MICROSCÓPICOS DE LA TERMODINÁMICA El descubrimiento de que toda la materia está formada por moléculas proporcionó una base microscópica para la termodinámica. Un sistema termodinámico formado por una sustancia pura se puede describir como un conjunto de moléculas iguales, cada una de las cuales tiene un movimiento individual que puede describirse con variables mecánicas como la velocidad o el momento lineal. En ese caso, debería ser posible, al menos en principio, calcular las propiedades colectivas del sistema resolviendo las ecuaciones del movimiento de las moléculas. En ese sentido, la termodinámica se podría considerar como una simple aplicación de las leyes de la mecánica al sistema microscópico.\nLos objetos de dimensiones normales, a escala humana, contienen cantidades inmensas de moléculas (del orden de 1024). Suponiendo que las moléculas fueran esféricas, harían falta tres variables para describir la posición de cada una y otras tres para describir su velocidad. Describir así un sistema macroscópico sería una tarea que no podría realizar ni siquiera la mayor computadora moderna. Además, una solución completa de esas ecuaciones nos diría dónde está cada molécula y qué está haciendo en cada momento. Una cantidad tan enorme de información resultaría demasiado detallada para ser útil y demasiado fugaz para ser importante. Por ello se diseñaron métodos estadísticos para obtener los valores medios de las variables mecánicas de las moléculas de un sistema y deducir de ellos las características generales del sistema. Estas características generales resultan ser precisamente las variables termodinámicas macroscópicas. El tratamiento estadístico de la mecánica molecular se denomina mecánica estadística, y proporciona a la termodinámica una base mecánica. Desde la perspectiva estadística, la temperatura representa una medida de la energía cinética media de las moléculas de un sistema. El incremento de la temperatura refleja un aumento en la intensidad del movimiento molecular. Cuando dos sistemas están en contacto, se transfiere energía entre sus moléculas como resultado de las colisiones. Esta transferencia continúa hasta que se alcance la uniformidad en sentido estadístico, que corresponde al equilibrio térmico. La energía cinética de las moléculas también corresponde al calor, y, junto con la energía potencial relacionada con las interacciones entre las moléculas, constituye la energía interna de un sistema. La conservación de la energía, una ley bien conocida en mecánica, se transforma en el primer principio de la termodinámica, y el concepto de entropía corresponde a la magnitud del desorden a escala molecular. Suponiendo que todas las combinaciones de movimientos moleculares son igual de probables, la termodinámica demuestra que cuanto más desordenado sea el estado de un sistema aislado, existen más combinaciones que pueden dar lugar a ese estado, por lo que ocurrirá con una frecuencia mayor. La probabilidad de que se produzca el estado más desordenado es abrumadoramente mayor que la de cualquier otro estado. Esta probabilidad proporciona una base estadística para definir el estado de equilibrio y la entropía. Por último, la temperatura puede disminuirse retirando energía de un sistema, es decir, reduciendo la intensidad del movimiento molecular. El cero absoluto corresponde al estado de un sistema en el que todos sus componentes están en reposo. Sin embargo, este concepto pertenece a la física clásica. Según la mecánica cuántica, incluso en el cero absoluto existe un movimiento molecular residual. Un análisis de la base estadística del tercer principio se saldría de los límites de esta discusión.\nTERMOELECTRICIDAD Termoelectricidad, electricidad generada por la aplicación de calor a la unión de dos materiales diferentes. Si se unen por ambos extremos dos alambres de distinto material (este circuito se denomina termopar), y una de las uniones se mantiene a una temperatura superior a la otra, surge una diferencia de tensión que hace fluir una corriente eléctrica entre las uniones caliente y fría. Este fenómeno fue observado por primera vez en 1821 por el físico alemán Thomas Seebeck, y se conoce como efecto Seebeck. Para una pareja de materiales determinada, la diferencia de tensión es directamente proporcional a la diferencia de temperaturas. Esta relación puede emplearse para la medida precisa de temperaturas mediante un termopar en el que una de las uniones se mantiene a una temperatura de referencia conocida (por ejemplo, un baño de hielo) y la otra se coloca en el lugar cuya temperatura quiere medirse. A temperaturas moderadas (hasta unos 260 °C) suelen emplearse combinaciones de hierro y cobre, hierro y constantán (una aleación de cobre y níquel), y cobre y constantán. A temperaturas mayores (hasta unos 1.650 °C) se utiliza platino y una aleación de platino y rodio. Como los alambres de los termopares pueden tener dimensiones muy pequeñas, también permiten medir con precisión las temperaturas\nlocales en un punto. La corriente generada puede aumentarse empleando semiconductores en lugar de metales, y puede alcanzarse una potencia de unos pocos vatios con eficiencias de hasta el 6%. Estos generadores termoeléctricos, calentados con quemadores de queroseno, son muy utilizados en zonas remotas de Rusia y otras repúblicas de la Comunidad de Estados Independientes para alimentar receptores de radio. Cuando se hace pasar una corriente por un circuito compuesto de materiales diferentes cuyas uniones están a la misma temperatura, se produce el efecto inverso. En este caso, se absorbe calor en una unión y se desprende en la otra. Este fenómeno se conoce como efecto Peltier en honor al físico francés Jean Peltier, que lo descubrió en 1834. Es posible usar sistemas de semiconductores basados en el efecto Peltier como refrigeradores para aplicaciones especiales.\nGENERADORES ELECTRICOS La energía eléctrica se produce en los aparatos llamados generadores o alternadores. Un generador consta, en su forma más simple de: 1. Una espira que gira impulsada por algún medio externo.\n2. Un campo magnético uniforme, creado por un imán, en el seno del cual gira la espira anterior.\nDINAMO (GENERADOR ELÉCTRICO) Una dinamo o dínamo (ambas ortografías son aceptadas) es una máquina destinada a la transformación de energía mecánica en eléctrica, produciendo corriente continua mediante el fenómeno de la inducción electromagnética producida por un imán o un electroimán fijo sobre una bobina rotatoria.\nDisco de Faraday. Durante 1831 y 1832, Michael Faraday descubrió que un conductor eléctrico moviéndose perpendicularmente a un campo magnético generaba una diferencia de potencial. Aprovechando esto, construyó el primer generador electromagnético, el disco de Faraday, un generador homopolar, empleando un disco de cobre que giraba entre los extremos de un imán con forma de herradura, generándose una pequeña corriente continua. La dinamo de Gramme Los diseños de Faraday y Pixii sufrían el mismo problema: inducían picos repentinos de corriente sólo cuando los polos N o S del imán pasaban cerca de la bobina; la mayor parte del tiempo no generaban nada. Antonio Pacinotti, un científico italiano, resolvió esto reemplazando la bobina giratoria por una de forma toroidal, enroscada en un trozo de hierro con forma de anillo. Así, siempre había parte de la bobina influida magnéticamente por los imanes, suavizando la corriente. Posteriormente Zénobe Gramme reinventó el diseño al proyectar los primeros generadores comerciales a gran escala, que operaban en París en torno a 1870. Su diseño se conoce como la dinamo de Gramme. A partir de entonces, se han realizado nuevas versiones con mejoras, pero el concepto básico de bucle giratorio sin fin permanece en todas las dinamos modernas.\nLa dinamo en el automóvil Uno de los usos más corrientes que se le dio a la dinamo fue el de generador de energía eléctrica para el automóvil. A medida que, desde principios del siglo XX, los automóviles se iban haciendo más complejos, se demostró que los sistemas de generación de energía eléctrica con los que se contaba no eran lo suficientemente potentes para las necesidades del vehículo. Esta circunstancia favoreció la implantación paulatina de la dinamo en el mismo. Aunque se trataba de un elemento que proporcionaba la energía necesaria con relativamente poco peso, presentaba ciertos problemas. El más importante era que la velocidad de rotación que se le suministraba nunca era constante (las revoluciones del motor están continuamente variando) con lo cual tenía que ser capaz de suministrar la misma corriente en ralentí (movimiento lento) que cuando el motor estaba a pleno rendimiento. Esto se solucionó con los reguladores que, aunque son sencillos en su diseño, requieren de un reglaje muy delicado. Estos dispositivos debían ser capaces de regular el voltaje y la intensidad. Además debería evitar que la dinamo funcionara como un motor eléctrico cuando el vehículo estuviera al ralentí, que es cuando prácticamente no produce energía, para que el flujo de corriente no se invirtiera. Dado que las dinamos tienen un diseño muy parecido al de los motores eléctricos, en el automóvil llegaban a funcionar como tales cuando se invertía el flujo de corriente al ser mayor el potencial que suministraba la batería que el potencial que suministraba la dinamo.\nTodos estamos familiarizados con demostraciones comunes de electricidad transformada en calor (la plancha eléctrica y las quemaduras del aislamiento constituyen pruebas de esto. Pero no muchos de nosotros hemos observado un procedimiento inverso, en que el calor se transforme en un suministro de práctico de energía eléctrica. Fue un profesor alemán llamado T. J. Seebeck el que descubrió, en 1821, que cuando se calienta la unión de dos conductores metálicos diferentes se produce una corriente eléctrica. Desde entonces, muchos experimentadores han aprovechado este fenómeno para diseñar pilas termoeléctricas capaces de generar energía eléctrica. Los termocoples utilizados hoy en la industria para medir temperaturas, también fueron resultado del descubrimiento de Seebeck. Sin embargo, como suministro practico de energía eléctrica, el efecto “Seebeck” no ha sido muy eficiente que digamos. En años recientes los laboratorios se han interesado nuevamente en este sistema para obtener electricidad sin utilizar piezas móviles. Se han logrado mejoras mediante el empleo de semiconductores y nuevas técnicas que posiblemente den lugar a una eficiencia comparable a la que se obtiene con métodos corrientes para la generación de energía eléctrica. No hay duda de que las investigaciones que se están llevando a cabo habrán de dar lugar a grandes desarrollos en este campo. Desafortunadamente, no es fácil obtener semiconductores adecuados para experimentos termoeléctricos que pueda realizar un aficionado sin contar con experiencia ni con equipo de laboratorio. Sin embargo es posible llevar a cabo algunos experimentos muy interesantes con alambres termocople, el cual al calentarse, producen un pequeño voltaje.\nCAPACITORES Para empezar es conveniente recordar algunas de las características de los capacitores. 1.Los materiales conductores, en la sección 2.7.1 se menciona que en los conductores la carga eléctrica excedente queda en la superficie del material, en condiciones estáticas. Entonces, si se tiene a dos objetos de material conductor que posean cargas de igual magnitud pero de tipo contrario, las cargas en los objetos se atraerán, quedando en las partes de las superficies más próximas entre sí. 2.Señala que existe una relación de proporcionalidad entre la carga eléctrica y el potencial eléctrico asociado. Entonces, en dos objetos de material conductor en el espacio, que tienen cargas eléctricas iguales en magnitud pero de tipo contrario, cada superficie (que es equipotencial) estará a un potencial eléctrico que es proporcional a la carga eléctrica depositada, por lo que la diferencia de potencial eléctrico V entre las superficies resulta proporcional a la magnitud de la carga eléctrica Q que hay en cada uno de ellos. Esto último se puede expresar mediante la relación:\nQ ∆ = , V C\nEn donde C es una constante de proporcionalidad, llamada Capacitan cía. Las unidades de la capacitancia, en el Sistema Internacional (SI), son:\n[ C [ ] =Q ] = C [V ] V\nDonde F se conoce como "farad". El dispositivo formado por dos conductores, en los que se puede depositar cargas eléctricas de igual magnitud pero de tipo contrario, se le conoce como capacitor. La capacitancia de un capacitor indica, de acuerdo con la expresión 1, la facultad del dispositivo para almacenar carga por unidad de potencial eléctrico. Aquí es conveniente recordar un tercer hecho, que se refiere a que el potencial eléctrico es energía potencial eléctrica por unidad de carga eléctrica (ec. 2.64), de tal manera que la capacitancia representa la capacidad del dispositivo para almacenar carga eléctrica por unidad de energía. En otras palabras, para "depositar" a las cargas eléctricas en los conductores se debe realizar un trabajo, y el tener las cargas en los conductores significa que se "dispone" de energía almacenada en forma de energía potencial eléctrica. Posteriormente volveremos sobre los aspectos relacionados con la energía electrostática almacenada.\nCAPACITANCIA ELÉCTRICA En análisis de circuitos eléctricos, las magnitudes que se visualizan de inmediato son tensión, intensidad de corriente y resistencia. Cuando se tienen circuitos en corriente alterna nos encontramos con fenómenos distintos a los de corriente continua, y en específico son los efectos capacitivos e inductivos. Estos fenómenos han sido estudiados desde hace mucho tiempo y por su naturaleza seguirán siendo objeto de estudio. Definición de capacitancia La capacitancia es la propiedad de un circuito eléctrico de oponerse al Cambio en la magnitud de tensión a través del circuito. También capacitancia se refiere a la característica de un sistema que almacena carga eléctrica entre sus conductores y un dieléctrico, almacenando así una energía en forma de campo eléctrico. Este dispositivo se le denomina Capacitor. La capacitancia en el “SI” En el Sistema Internacional de Unidades la capacitancia es el farad (F), y es definido por el volt (V) y el coulomb (C), que a su vez está definido por el segundo (s) y el ampere (A).\nMedición de capacitancia En la actualidad, en los equipos de medición de capacitancia solamente requiere de conectar el dispositivo bajo medición entre sus terminales y apretar un botón para que la lectura aparezca en un indicador, aunque también existen equipos de tipo analógico que requieren además manipular algunas perillas y visualizar una pequeña aguja dentro de una escala graduada para llevar a balance un circuito puente y realizar la lectura en base a multiplicadores y escalas limitadas en resolución. Abordando de este modo el problema de medición de capacitancia no se tendría mucho que hacer, sin embargo Hay que tener en cuenta muchos aspectos para una buena calidad en la medición. -Primero se tiene que saber como esta midiendo nuestro equipo, y una manera De poder verificar es calibrándolo. • Loinales En mediciones de alta exactitud (a nivel primario y secundario) este factor es Muy importante ya que en variaciones de un grado Celsius provocan cambios en el valor del capacitor de hasta 0,005 %.\nA nivel industrial el coeficiente de temperatura puede llegar a ser lo suficientemente grande como para provocar cambios indeseables en el valor del capacitor. Debido a esto, es conveniente conocer la magnitud del coeficiente de temperatura para posteriormente realizar correcciones por temperatura a las mediciones que se hacen. -Los cables que se emplean es otro factor de influencia para la realización de Una adecuada conexión entre el capacitor y el equipo de medición. Se hace necesario llevar acabo un análisis para elegir el cable adecuado en función del Equipo de medición. Para equipos que funcionan con tensiones de prueba de Corriente alterna el cable coaxial es el más indicado. Cuando el equipo tiene su Propio cable los problemas se reducen, sin embargo comienzan cuando se usan adaptadores, pues hay que compensar los efectos que estos producen. -También es adecuado un perfecto contacto entre el cable y su conector. -En un capacitor es importante la limpieza de sus terminales y de su cubierta en general. -Los impactos mecánicos en ocasiones pueden ser fatales para la vida de una Capacitor, y este factor depende del cuidado que se tenga con él. En general, la medición de capacitancia puede llegar a realizarse tan minuciosamente como se desee, todo en función de la calidad de la medición.\nMANTENIMIENTO DE UN CAPACITOR Los capacitores en general no requieren ningún mantenimiento muy especial, Salvo aquellos como los patrones que se tienen en baños de aire o aceite controlados en temperatura. Someter a un capacitor a grandes cambios de temperatura, por ejemplo, pueden provocar fracturas en sellos y ocasionalmente producir la fuga de dieléctricos húmedos; o por el contrario, adquirir humedad ante ambientes que tiendan a condensar partículas de agua.\nDESARROLLO Nosotros realizamos un modelo físico de la maquina, para que con este se pudiera obtener el agua y la energía eléctrica. El proceso de ensamblaje, la cantidad de energía calorífica obtenida, el proceso de purificación y de la verificación de la calidad de agua se describirán a continuación. PROCESO DE ENSAMBLAJE 1. Antes de haber conseguido los materiales que aparecen en la lista se llevaron a cabo dos intentos mas siendo el tercero el definitivo. 2. El primer intento realizado se llevo a cabo con tubo de ½, teniendo como inconveniente que era demasiado grande para que embonara en la boquilla de la tapa de la olla. 3. El segundo intento se realizo con tubo flexible de 3/8, quedando este demasiado pequeño para entrar en la boquilla de la olla. 4. Después de haber conseguido los materiales que a continuación se anotan se llevo a soldar el tubo a la tapa de la olla. 5. Enseguida de haber tenido soldadas las piezas se comenzó a soldar los tubos. 6. Soldados los tubos se le soldó la lata. 7. Teniendo ya casi completa la maquina se le adapto un toper para que sea el recipiente en donde caerá el agua. 8. Teniendo ya la maquina se procedió a comenzar ya el proceso de purificación del agua. 9. Mediante el proceso de purificación se obtenía vapor con el cual se intento hacer funcionar el dinamo sin tener éxito. 10. El proceso de purificación se describirá en las siguientes hojas.\nMODELO REAL DE LA MAQUINA\nCANTIDAD DE ENERGÍA CALORÍFICA OBTENIDA. Primer intento Q1= M c (t2-t1) Q1= (3kg) (4,600 j / Kg. °C) (100 °C – 20 °C) Q1= (3Kg) (4,600 j / Kg. °C) (80°C) Q1= (1104000 Kg. j °C / Kg. °C) = 1, 104, 000 joules Q2= M Lv Q2= (0.8 Kg.) (2, 256,000 j / Kg.) Q2= (1, 804, 800 Kg. j / Kg.) = 1, 804, 800 joules QT= Q1 + Q2 QT= 1, 104, 000j + 1, 804, 000j = 2, 908, 800 joules Segundo intento. Q1= M c (t1 – t2) Q1= (1.4 Kg.) (4,600 j / Kg. °C) (100°C – 20°C) Q1= (1.4 Kg.) (4,600 j / Kg. °C) (80°C) Q1= (128,800 Kg. j / Kg. °C) = 515,200 joules Q2= M Lv Q2= (0.650kg) (2, 256,000 j / Kg. °C) Q2= (1, 466, 400 Kg. J / Kg.) = 1, 466, 400 joules QT= Q1 + Q2 QT= (515,200j + 1, 466, 000j) = 1, 981,600 joules\nTercer intento Q1= M c (t1 – t2) Q1= (1 Kg.) (4600 j / Kg. °C) (100°C – 20°C) Q1= (1 Kg.) (4600 j / Kg. °C) (80°C) Q1= (368,000 Kg. j / Kg. °C) = 368, 000 joules Q2= M Lv Q2= (0.185Kg) (2, 256,000 j / Kg. °C) Q2= (417, 360 Kg. j / Kg. °C) = 417, 360 joules QT= Q1 + Q2 QT= (368,000j + 417,360j) 785,360 joules =\nCuarto intento Q1= M c (t1 – t 2) Q1= (1.5 Kg.) (4600 j / Kg. °C) (100°C – 20°C) Q1= (1.5kg) (4600 j / Kg. °C) (80°C) Q1= (552,000 Kg. j / kg°C) = 552, 000 joules Q2= M Lv Q2= (0.350 Kg.) (2, 256,000 j / Kg.) Q2= (789,600 Kg. j / Kg.) = 789,600 joules QT= Q1 + Q2 QT= (552,000j + 789,600j) = 1, 341,600 joules\nTotal cantidad de energía calorífica obtenida en los procesos de purificación QT= Int.1 + Int.2 + Int.2 + Int. 3 + Int. 4 QT= (2, 908, 800j) + (1, 981, 600j) + (785,360j) + (1, 341,600j)\nQT= 6, 600,000 joules.\nTABLAS COSTO BENEFICIO\nMATERIAL Tubo de 3/8 Llave para tubo de 3/8 Lata Olla Express Tubo flexible Tuerca para tubo flexible Dinamo Termopila\nUNIDAD DE MEDIDA Metro Pieza Pieza Pieza Metro Pieza Pieza Pieza\nCANTIDAD COSTO 0.5m 1 1 1 0.1m 1 1 1 TOTAL $18.50 $30 $5.00 $135.00 $5.00 $10.00 $80.00 $75.00 $358.50\nEQUIPO Soplete Soldadura Pasta para soldar\nUNIDAD DE MEDIDA Pieza Pieza Pieza\nCANTIDAD COSTO 1 1 1 TOTAL $25.00 $15.00 $15.00 $55.00\nMANO DE OBRA Soldar las piezas (destajo) TRABAJO RELIZADO POR soldar las piezas\nCANTIDAD COSTO 1 $20.00 NOSOTROS: 3 Hrs. $15 TOTAL $35.00\nCOSTO TOTAL DE LA MAQUINA RAZON MATERIAL EQUIPO MANO DE OBRA TOTAL COSTO $358.50 $55.00 $35.00 $448.50\nVIDA ÚTIL DEL MODELO\nLa vida útil de mi modelo esta estimada en cinco años por lo que se presenta la siguiente tabla. TIEMPO 5 AÑOS 4 AÑOS 3 AÑOS 2 AÑOS 1 AÑO COSTO $448.50 $358.80 $269.10 $179.40 $89.70 TIEMPO 1 DIA 1 MES 3 MESES 6 MESES COSTO $0.245 $7.06 $22.85 $45.81\nCon esto podemos decir que en un día se debe obtener una ganancia mayor de $0.245 para así superar el $89.70 de gasto anual, sin embargo el gasto es mayor ya que esa es solo la meta a rebasar para recuperar la inversión de la maquina y el costo de purificación será otro tema a tratar. CANTIDAD INICIAL 1.- 3000 ml 2.- 1400 ml 3.- 1000 ml 4.- 1500 ml TIEMPO 2 hrs. 1 hr. 15 min. 1 hr. 1hr. CANTIDAD GAS 1.- 1.5LT 2.- .89 LT 3.- .75LT 4.- .950 LT CANTIDAD OBTENIDA 800 ml 650 ml 185 ml 350 ml MATERIAL OCUPADO GAS CARBON ACTIVADO CANTIDAD RESTANTE 1600 ml 580 ml 680 ml 750 ml COSTO MATERIAL $4.5 LT $14.00 PAQUETE\nCANTIDAD CARBON COSTO UNA PORCION PARA TODOS LOS 10.25 PROCESOS 7.55 6.875 7.775\nY en 5 horas con 15 minutos se han obtenido los siguientes resultados:\nLITROS TIEMPO COSTO GANANCIA OBTENIDOS 1.985 lt. 5 hrs. 15 32.45 1 lt = $8.00 min. (quedando 1.985=$15.00 carbón para otras aplicaciones ) Con esto podemos decir que en 5 horas y 15 minutos se obtuvieron 1.985 Litros de los cuales el costo real seria de $15.00 a precio comercial en los cuales se gastaron $32.45 quedando un déficit de $17.45 los cuales se esperan recuperar en otras aplicaciones, ya que el costo será menor sin la compra del carbón activado.\nFOTOGRAFÍAS DE LA MAQUINA\nIMÁGENES DEL PROCESO DE PURIFICACION\nPrimera muestra antes\nPrimera muestra después de purificarse\nSegunda muestra antes\nSegunda muestra después\nVERIFICACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA ALCALINIDAD Es una medida de la cantidad total de sustancias alcalinas (OH-) presentes en el agua y se expresan como partes por millón de CaCO3 equivalente. También se hace así porque puede desconocerse cuáles son los álcalis presentes, pero éstos son, al menos, equivalentes al CaCO3 que se reporte. "La actividad de un ácido o un álcali se mide mediante el valor de pH. En consecuencia, cuanto más activo sea un ácido, menor será el pH y cuanto más activo sea un álcali, mayor será el pH. METODO DE INDICADORES PRINCIPIO Este método se basa en el manejo de los pis utilizando la fenoftaleina (pH sobre 8.3), estas contienen cantidades considerables de iones carbonato la valoración de alcalinidad se efectúa en dos etapas. La muestra es primeramente valorada hasta el punto de conversación o cambio de fenoftaleina (vire rojizo a incoloro).Para este primer paso, en una muestra que contenga una mezcla de HCO3 y CO3, durante la valoración; el CO3 se\ntransforma EN hco3 y al punto de vire prácticamente todos los CO3 han sido valorados. La segunda etapa consiste en valorar la muestra con H 2SO4 para determinar la alcalinidad total (HCO3 de la reacción 1 mas HCO3 de la muestra) utilizando el anaranjado de metilo como indicador (pH sobre 4.5), hasta que todo el HCO3 se convierte en CO2 Y H2O en el punto de conversión (solución vira a color coral o mamey). Los resultados de las dos etapas se utiliza para calcular la alcalinidad a la fenolftaleina y la alcalinidad total. Para prepósitos de análisis las muestras deben ser consideradas como una de cinco tipos de soluciones correspondientes a: a).- Solución que contiene únicamente bicarbonatos. b).-Bicarbonatos y carbonatos c).- Carbonatos d).-Carbonatos e hidroxilos e).-Hidroxilos En total de alcalinidad de todos los tipos de alcalinidad es equivalente al total de acido utilizando en sus respectivas titulaciones, calculándose fácilmente las formas de alcalinidad a partir de la lectura a la fenolftaleina y la alcalinidad total.\nINTERFERENCIAS El desprendimiento de CO2 por el proceso respiratorio de los organismos, altera las proporciones de carbonato y bicarbonatos por lo que las muestras deben ser analizadas tan pronto como sea posible, después de la colecta. PROCEDIMIENTO Alcalinidad a la fenolftaleina Se toma de la muestra de 100 ml por medio de una pipeta volumétrica y se vierten en un matraz Erlen Meyer de 250 ml. Se decolora la muestra si es necesario con una gota de Na2S203 0.1 N (para remover cloruro libre residual). Se adicionan dos gotas de solución indicadora de fenolftaleina. Si la muestra se vuelve rojiza, es que contiene carbonatos, Se valoran con una solución 0.02N de acido sulfúrico, hasta obtener el vire del color rojizo de la muestra a incoloro. Tomar la lectura del volumen del acido sulfúrico gastado y conserva la muestra para la determinación de la alcalinidad al anaranjado de metilo.\nSi no aparece color rojizo al agregar la fenolftaleina a la muestra, se anota alcalinidad a la fenolftaleina igual a cero y se conserva la muestra para la determinación a la alcalinidad al anaranjado de metilo. Alcalinidad total o al anaranjado de metilo Agregar de 3 a 5 gotas de solución indicadora de anaranjada de metilo, a los 100 ml. De muestra y valorar con acido sulfúrico 0.02N hasta que el color de la solución cambie de color naranja a color coral o mamey.\nMUESTRA INICIAL(ml) FINAL(ml) OCUPADO\n1.-16-02-07 2.-16-02-07 1.-27-03-07 2.-27-03-07 1.-23-04-07 2.-23-04-07\n40 40.9 35 37.1 39.7 39.5\n40.9 42 36.2 39.5 40 39.7\n0.9 1.1 1.2 2.4 0.3 0.2\n(ml. ocupados) (normalidad del acido) (50) (Volumen total de muestra)\nNORMALIDAD DEL ACIDO\nVOLUMEN DE MUESTRA(ml)\n18 22 24 48 6 4\nALCALINIDAD AL ACIDO\n1.-27-03-07 2.-27-03-07 1.-23-04-07 2.-23-04-07\n7.2 6.9 7.6 6.9\n24 48 6 4\nDeterminación del pH • • El valor normal del pH para el agua de consumo es de 7,6. Según COVENIN 2187 – 84. Agua Potable. Establece que la determinación de acidez en el agua, debe estar entre 6,5 – 8,5 pH.\nEntonces se puede decir que las muestras de agua obtenidas de la maquina, son aptas para el consumo ya que se encuentra entre los rangos establecidos por COVENIN, pues el agua tuvo un pH promedio de 7,1, disminuyendo la acidez de las muestras iniciales.\nDeterminación de la Alcalinidad: • Según las normas COVENIN 2188 – 84. Agua Potable. Establece que para la determinación de la alcalinidad en el agua potable, esta debe ser menor de 20 mg/lt de CaCo3. Comparando el resultado de las muestra de agua utilizada que fueron en promedio de 24,6 mg/lt, con las normas COVENIN, se puede decir que la alcalinidad del agua es baja.\nAgradecemos a: • • • CHAVEZ LOPEZ ADRIANA LINARES MUÑIZ LUZ MARIA ALEJANDRA LOPEZ GOMEZ JESSICA NAYELLI\nPEREZ HERNANDEZ ANA KAREN RIOS BARRERA MARCO ANTONIO ROMERO BUSTAMANTE JUANA INES TENORIO ZUÑIGA FABIOLA\nAlumnos de la E.P.O. No.73 del tercer grado grupo uno turno vespertino y a su asesora la Profesora. Biol. Debora García Muñoz. Por darnos acceso a la informacion de su proyecto de investigacion denominado “ESTUDIO COMPARATIVO DE LA CALIDAD DEL AGUA DE USO DOMESTICO Y EMBOTELLADA.”, ademas de proporcionarnos las facilidades para el análisis de nuestras muestras de agua.\nFOTOGRAFIAS DE LA VERIFICACION DE LA CALIDAD DEL AGUA\nAPLICACIONES. Se estima que nuestro modelo llegue a una gran escala y se tome en cuenta para el funcionamiento de las grandes centrales productoras de electricidad, ya que estas para su funcionamiento utilizan agua extraída de los mantos freáticos y estas forman parte importante de su disminución.\nEn la imagen anterior se muestra un esquema del funcionamiento de una central termoeléctrica, se observa claramente como el agua que es utilizada para generar electricidad es desperdiciada pues es liberada en forma del vapor generado con el calentamiento del agua, es por eso que nosotros proponemos que este vapor se rescate y no sea liberado ya que es agua purificada libre de bacterias, es así como nosotros pretendemos tratar el agua contaminada; someterla a altas temperaturas para la eliminación de agentes patógenos para que de esta manera se obtenga agua pura inodora, incolora e insípida.\nCONCLUSIONES El tratamiento y purificación de agua contaminada que proponemos es de buena calidad ya que las plantas de tratamiento existentes en el municipio de\nTecamac solo poseen un tratamiento secundario a través de un proceso de lodos y desinfección además de tratar aguas negras, en cambio nosotros tratamos el agua sucia y jabonosa de nuestras casas obteniendo agua de excelente calidad apta para el consumo humano. Por otro lado la producción de energía eléctrica se llevo a cabo a traves de energía mecánica inducida por el vapor producido en el proceso de purificación y debido a la fricción se logro mover el dinamo, sin embargo durante todo el procedimiento se pudo encontrar otra solución a la producción de energía eléctrica teniéndola con una termopila. Después de todo lo que ya antes describimos, hemos llegado a la siguiente conclusión: Nuestro modelo es apto para la transformación de energía mecánica en eléctrica y para la conversión de la radiación producida por la maquina en electricidad. Así podemos decir que después de seis meses hemos encontrado un método para la purificación del agua sucia y obtención de energía eléctrica esperando mejorar el modelo en cuanto se tengan más problemas.\nESCUELA PREPARATORIA OFICIAL NÚMERO 73° EJIDO TECAMAC ESTADO DE MEXICO ENCUESTA I.- Le agradecería pudiera contestar estas preguntas ya que son de suma importancia para el estudio de datos de un proyecto de investigación. NOMBRE______________________________________________________ OCUPACIÓN____________________________________________________ DOMICILIO______________________________________________________ Instrucciones.- Subraye la respuesta que le parezca correcta. 1. El servicio de agua en su comunidad es: a) BUENO b) MALO\n2. En su comunidad el suministro de energía eléctrica es: a) BUENO b) MALO c) NO SE 3. ¿Sabe de los problemas de contaminación en su comunidad? a) SI b) NO c) NO SE ¿Cuáles son?___________________________________________________ 4. ¿Cree que la contaminación reduciría si se tratara el agua contaminada? a) SI b) NO c) NO SE 5. ¿Cree que la producción de energía eléctrica es solo para las grandes industrias? a) SI b) NO c) NO SE 6. ¿Cree que en su comunidad beneficiaria el tratamiento y purificación del agua contaminada? a) SI b) NO c) NO SE 7. ¿Cree que seria bueno tener una maquina que purifique el agua sucia? a) SI b) NO c) NO SE 8. ¿Beneficiaria que esta maquina lograra producir energía eléctrica? a) SI b) NO c) NO SE ¿Porqué?_______________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ II.- Gracias por colaborar con nosotros esperamos no haberle incomodado.\nRESULTADOS DE ENCUESTAS Los resultados obtenidos de la encuesta anterior, aplicada a la comunidad son los siguientes. PREGUNTA EL SERVICIO DE AGUA EN SU COMUNIDAD ES BUENO 117 MALO 37 NO SE 52\nEL SERVICIO DE AGUA EN SU COMUNIDAD ES BUENO MALO NO SE\nMALO, 37, 18%\nBUENO, 117, 57%\nNO SE, 52, 25%\nPREGUNTA BUENO EN SU COMUNIDAD EL SUMINISTRO ENERGIA ELECTRICA ES 98\nEN SU COMUNIDAD EL SUMINISTRO ENERGIA ELECTRICA ES BUENO MALO NO SE\nNO SE, 42, 20% BUENO, 98, 48% MALO, 66, 32%\nPREGUNTA SABE DE LOS PROBLEMAS DE CONTAMINACION EN SU COMUNIDAD\nSABE DE LOS PROBLEMAS DE CONTAMINACION EN SU COMUNIDAD\nPREGUNTA CREE QUE LA CONTAMINACION REDUCIRIA SI SE TRATARA EL AGUA CONTAMINADA\nNO SE 83\nCREE QUE LA CONTAMINACION REDUCIRIA SI SE TRATARA EL AGUA CONTAMINADA SI NO NO SE\nNO SE 83 40%\nSI 82 40%\nNO 41 20%\nPREGUNTA CREE QUE LA PRODUCCION DE ENERGIA ELECTRICA ES SOLO PARA LAS GRANDES INDUSTRIAS\nNO SE 81\nCREE QUE LA PRODUCCION DE ENERGIA ELECTRICA ES SOLO PARA LAS GRANDES INDUSTRIAS SI NO NO SE\nNO SE 81 39%\nSI 27 13%\nNO 98 48%\nPREGUNTA CREE QUE EN SU COMUNIDAD BENEFICIARIA EL TRATAMIENTO Y PURIFICACION DE AGUA CONTAMINADA\nNO SE 44\nCREE QUE EN SU COMUNIDAD BENEFICIARIA EL TRATAMIENTO Y PURIFICACION DE AGUA CONTAMINADA SI NO NO SE\nNO SE 44 21%\nNO 58 28%\nSI 104 51%\nPREGUNTA CREE QUE SERIA BUENO TENER UNA MAQUINA QUE PURIFIQUE EL AGU SUCIA\nCREE QUE SERIA BUENO TENER UNA MAQUINA QUE PURIFIQUE EL AGU SUCIA SI NO NO SE\nNO SE 44 21% NO 6 3%\nSI 155 76%\nPREGUNTA BENRFICIARIA QUE ESTA MAQUINA LOGRARA PRODUCIR ENERGIA ELECTRICA\nNO SE 67\nBENRFICIARIA QUE ESTA MAQUINA LOGRARA PRODUCIR ENERGIA ELECTRICA SI NO NO SE\nNO 1 0%\nNO SE 67 33%\nSI 138 67%\nMAPA APLICACIÓN DE LAS ENCUESTAS\nBIBLIOGRAFIA Física general Francis W. Sears. Y Mark W. Semansky Ed. Aguilar Quinta edición 1977 Física enseñanza media superior H. Pérez Montiel Ed. Publicaciones Cultural Cuarta reimpresión México 1993 http://www.rena.edu.ve/Cuartaetapa/fisica/Tema16.html Física conceptos y aplicaciones Paúl E. Tipens. Ed. Mc Graw Hill Sexta edición.\nDocuments Similar To PROYECTO DE INVESTIGACION TECNOLOGICO