ANALISIS TERMODINAMICO

DE EXPERIMENTO CON MAQUINA TERMICA

ANDREA MILENA LEON MESA

MARCIA LORENA CARRILO ESTUPIÑAN

GLENYORGLEY LOPEZ ARENAS

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA DE SANGIL UNISANGIL

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS

INGENIERIA AMBIENTAL Y AGRICOLA

TERMODINAMICA

YOPAL., ENERO de 2013

ANALISIS TERMODINAMICO

DE EXPERIMENTO CON MAQUINA TERMICA

ANDREA MILENA LEON MESA

MARCIA LORENA CARRILO ESTUPIÑAN

GLENYORGLEY LOPEZ ARENAS

Docente:

ING. GERMAN TORRES

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA DE SANGIL UNISANGIL

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS

INGENIERIA AMBIENTAL Y AGRICOLA

TERMODINAMICA

YOPAL., ENERO de 2013

Resumen

En el siguiente trabajo se realiza un análisis termodinámico de una maquina térmica, la

cual se llevo a experimento; el cual consistió en realizar el movimiento de una moto

(maquina térmica), desde un punto inicial a un punto final, generando un trabajo que es

el responsable de generar este movimiento por medio de las energías que se generan

por este; todo esto con el fin de verificar como aplican las leyes de la Termodinámica y

su veracidad. Esto se logro gracias a la toma de registros de cada dato que

conllevase, ejemplo: los pesos, la distancia, la altura entre otros.

Palabras claves: Energía, maquina, movimiento, termodinámica, trabajo.

Abstract

Which was to make the movement of a scooter (heat engine), from a starting point to an

end point, creating a work that is, in the following work a thermodynamic analysis of a

heat engine, which was carried experiment is performed responsible for generating this

movement through the energies generated by this, all this in order to verify and apply

the laws of thermodynamics and its accuracy. This was achieved by making records of

each data that it implied, eg weights, distance, height and others.

Keywords: Energy, machine, motion, thermodynamics, work.

Capítulo 1

Introducción

El análisis de experimento se baso en llevar a cabo el movimiento de una motocicleta

best 125 desde un punto de partida el cual fue la estación de servicio el triangulo hasta

el monumento de la virgen de manara, sitios ubicado en la ciudad de Casanare, con el

fin de poder registrar los datos correspondientes para luego analizarlos desde el punto

de vista Termodinámico. Este experimento fue ejecutado por las estudiantes Andrea

Milena León Mesa, Marcia Lorena Carrillo Estupiñan y Glenyor López Arenas quienes

realizaron el paso a paso.

Justificación

Esta experiencia fue realizada con el fin de lograr entender claramente las leyes de la

termodinámica, por medio de un experimento común, el cual lo vemos en la vida diaria

y el cual le podemos analizar la parte termodinámica de situaciones comunes.

Objetivos

Comprender de manera clara, dinámica y sencilla por medio de un experimento, como

afecta la termodinámica en situaciones comunes de la vida diaria.

Objetivo general

Registrar datos de experimento

Realizar paso a paso la metodología para el experimento.

Capítulo 2

Un sistema termodinámico se define como la parte del universo objeto de estudio. Un

sistema termodinámico puede ser una célula, una persona, el vapor de una máquina, la

mezcla de gasolina y aire en un motor térmico, la atmósfera terrestre, etc.

El sistema termodinámico puede estar separado del resto del universo por paredes

reales o imaginarias. En este último caso, el sistema objeto de estudio sería, por

ejemplo, una parte de un sistema más grande. Las paredes que separan un sistema de

sus alrededores pueden ser o permitir el flujo de calor.

Los sistemas termodinámicos pueden ser aislados, cerrados o abiertos.

Sistema aislado: es aquél que no intercambia ni materia ni energía con los alrededores.

Sistema cerrado: es aquél que intercambia energía (calor y trabajo) pero no materia

con los alrededores (su masa permanece constante).

Sistema abierto: es aquél que intercambia energía y materia con los alrededores.

 Teresa Martín Blas 

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/

sistema.html

Sepúlveda, S. (2011). Al estudio del calor y su transformación en energía mecánica se 

le llama termodinámica.  La palabra es derivada de palabras griegas que significan

"movimiento del calor".  La base de la termodinámica es la conservación de la energía

ya que esta fluye espontáneamente desde lo más caliente a lo frío y no a la inversa.  La

termodinámica proporciona las leyes y principios que sirven para la construcción de

máquinas térmicas como lo son las turbinas de vapor, los refrigeradores y hasta la

calefacción. Recuperado de https://sites.google.com/site/timesolar/termodinamica.

Blass, M. (2009). Una máquina térmica es un dispositivo cuyo objetivo es

convertir calor en trabajo. Para ello utiliza de una sustancia de trabajo (vapor de agua,

aire, gasolina) que realiza una serie de transformaciones termodinámicas de forma

cíclica, para que la máquina pueda funcionar de forma continua. A través de dichas

transformaciones la sustancia absorbe calor (normalmente, de un foco térmico) que

transforma en trabajo. http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/

termo2p/maquinas.html

Riaño, J. (2011). La Energía térmica se debe al movimiento de las partículas que

constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica

que otro que esté a mayor temperatura. La transferencia de energía térmica de un

cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura se denomina calor.

http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/termica.htm

Capítulo 3

Descripción del Experimento

El experimento consistió básicamente en someter una maquina térmica en este caso

una moto a realizar un trabajo. El primer pasó se llevo a cabo fue pesar la moto en tres

oportunidades diferentes para obtener un peso promedio, luego se ubico el vehículo en

la bomba de gasolina Terpel “el triángulo” ubicada en la calle decima con trasversal

dieciocho lugar en el cual se le suministro la gasolina cerciorándonos que el tanque

quedara lleno por completo. Adicional a esto llenamos dos botellas litro y cuarto una

con mil pesos y otra con dos mil pesos de gasolina con el fin de tener un dato más

exacto de cuanta gasolina gasto la moto al final del recorrido.

En este punto se inicia el experimento el cual consiste en llevar la moto con un

pasajero abordo con un peso de 53 Kg desde un punto A un punto B.

El punto A que se toma es la bomba de servicio y el punto B es el monumento la virgen

de manare. El proceso a seguir fue tomar los datos necesarios en nuestro punto A y

realizar la partida, luego se toman los otros datos al monumento de llegada al punto B.

Al terminal el recorrido se registraron los datos tomados al iniciar y al finalizar el

experimento, estos datos fueron: Kilometraje, gasolina gastada, alturas del punto A y

punto B, peso del ocupante entre otros y se procede a analizar.

Capítulo 4

Análisis de Datos y Hallazgos

Tabla 1

Tabla de Registro de Datos

DATOS GENERALES DE LA MOTO DATOS GENERALES DE LOS

PUNTOS

Moto modelo best 125 Punto A: bomba de gasolina“ el triangulo”

Cilindraje 124 cc Altura : 350 msnm

Placas: jow37c Punto B: monumento virgen de manare

Color: negro Altura: 569 msnm

Kilometraje:20748

Tipo: 4 tiempos

DATOS INICIALES DATOS FINALES

Peso de la moto: 96 Kg Kilometraje: 20,751 Km

Peso del ocupante: 54 Kg Tiempo gastado de A - B:12

minutos

Altura inicial en el punto de partida:

350msnm

Velocidad:20 – 40 km/h

Gasolina suministrada inicial:

4,5 Lt → 4,2Kg

Distancia recorrida 2.5 Km

Gasolina adicional 100 → 0,48317

Lt

Gasolina gastada: o,48317 Lt

Gasolina adicional 2000 → 0,9677 Lt

REGISTRO -PESOPeso de la moto Kg

96

Peso del ocupante Kg54

PESO TOTAL DEL SISTEMA 150

REGISTRO - ALTURAAltura inicial en el punto de partida msnm

350

Altura final en el punto de llegada: msnm

569

ALTURA ENTRE LOS DOS PUNTOS

219

REGISTRO - COMBUSTIBLEGasolina suministrada inicial: kg

4,2

Gasolina adicionada en el punto final Kg

0,48317 L

GASOLINA CONSUMIDA KG0,48317 L

REGISTRO - KILOMETRAJEKilometraje inicial Km

20748,5

Kilometraje Final Km

20751

DISTANCIA RECORRIDA Km 2,5

PERDIDA DE ENERGIA EN FORMA DE CALOR

Q=0,48317 L∗32MJL

=15,46144MJ

Q=15,4614 MJ∗1000KJ1MJ

=15461.44 KJ

Penergia=Q−Ug

Penergia=15461.44 KJ−321.93KJ

Penergia=15139.51kJ

ENERGIA POTENCIAL

Ug=mg(h2−h1)

ug=150kg∗9,8 ms2

∗(569−350m )=321930Nm

ug=321930 Nm∗1kJ1000Nm

=321.93KJ

Eficiencia=WQ

∗100

Eficiencia= 321.93KJ15461.44KJ

∗100

Eficiencia=2,08%

Capítulo 5

Análisis Termodinámico

Desde el punto de vista termodinámico el experimento realizado se puede definir de

forma general como un sistema al cual por medio de una entrada de energía, genera

un trabajo y esto produce energía potencial.

De acuerdo a esto podemos analizar que este procedimiento comienza al momento de

suministrar un tipo de energía (GASOLINA) en este punto la energía se encuentra en

estado de reposo, pero en el momento en que la maquina (MOTO) es encendida

comienza el proceso de combustión (Reacción química de oxidación) en el cual se ve

afectada la gasolina y el aire, esto ocurre en la parte sistemática de la maquina, en este

momento se puede apreciar energía calorífica la cual es emitida por el motor y es

también la responsable de producir energía mecánica y esta energía se encarga de

generar trabajo ( Movimiento del pistón ) en el cual es necesario para que la

motocicleta realice un movimiento por lo que podemos corroborar que genera energía

potencial.

En consecuencia, al realizarse las transformaciones de energía durante este proceso,

existen energías que se disipan en forma de calor y las podemos apreciar en formas

distinta como los gases de escape, los rozamientos del aire, del rodamiento y en los

frenos entre muchos otros, estas energías las conocemos como energías calóricas.

Planck, K. “No es posible ninguna transformación cíclica que transforme íntegramente

el calor absorbido en trabajo”

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo2p/maquinas.html

Según lo descrito por Kelvin-Planck, podemos comprobar en el experimento que se

basar por ser cíclico, que la transformación de energía no es completamente utilizada

para realizar el trabajo si no que es disipado en energías calóricas.

Referencias

Elba M. Sepúlved, S. (2011). Texto física moderna. Recuperado de

https://sites.google.com/site/timesolar/termodinamica.

Blass, M. (2009). Principios termodinámicos. Recuperado de

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo2p/maquinas.html

Riaño, J. (2011). Materiales didácticos. Recuperado de

http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/termica.htm