ETER1_U3_A1_SEMB - Sergio Marquez Barrios

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Termodinámica 1 
ER-ETER1-1802-B2-002 
 
Edgar Daniel de la Rosa Lagunas 
 
Unidad 3 
Segunda ley de la termodinámica 
 
Actividad 1 
¡Otra vez la máquina! 
 
SERGIO ADRIÁN MÁRQUEZ BARRIOS 
ES172011571 
Noviembre, 2018 
 
 
 
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1. Considera la máquina que construiste en la unidad anterior. 
 
https://youtu.be/plhGmscmnkY 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Se realizó la construcción de un barco impulsado con vapor, este cuenta con un 
espiral de un tubo de cobre delgado el cual es calentado con alcohol como fuente de 
calor el cual transforma el agua de estado líquido que es tomada por la línea de 
succión y es convertida a vapor la cual sale por la línea de salida. 
2. Describe las fuentes de menor y mayor temperatura que interviene en la 
máquina. 
La fuente de menor temperatura es cuando el barco está en reposo y el sistema está 
a temperatura ambiente, aproximadamente 25 ⁰C. 
La fuente de mayor temperatura es cuando encendemos el alcohol (flama a 
aproximadamente a las de 1500 ⁰C. la cual calienta la caldera (tubo de cobre). 
Fuente de calor 
Línea de succión 
de agua 
Línea de salida de 
vapor 
Caldera 
 
 
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3. Describe la forma en que absorbe energía térmica. 
Una vez que se enciende la fuente de calor (alcohol) y cuando la temperatura llega 
al punto de ebullición del agua (aproximadamente a los 100 ⁰C.), una vez que esto 
pasa, el agua cambia de estado líquido a vapor, y como el vapor es menos denso y 
ocupa más espacio volumétrico, es expulsado por la línea de salida de vapor, como 
este se encentra sumergió bajo el agua, crea un vacío en la línea de cobre al ser 
expulsado, por consecuencia, del lado de la línea de succión el agua es absorbida y 
mientras la flama este presente, el ciclo continuara. Previo a realizar el encendido de 
la fuente de ignición, es recomendable purgar el sistema, es decir, se debe llenar la 
tubería con agua tratando de no dejar alguna burbuja de aire. 
4. Explica la forma de cuantificar la energía térmica absorbida. 
Al tener una temperatura inicial y una final en la caldera durante las pruebas, el agua 
cambia de estado líquido a sólido. 
El calor absorbido tiene un valor positivo (Q1), y el calor no aprovechado tiene un 
valor negativo (Q2). 
Q = Q1 + Q2 
5. Describe la forma de calcular el trabajo realizado por la máquina. 
El vapor realiza un trabajo (W) por el proceso de cambio de estado. La temperatura 
de la caldera trata de ser lo más constante posible, a modo de que el agua que entra 
a una temperatura inferior al pasar por la caldera absorba el calor y cambie de estado 
a vapor creando así el efecto de succión por un lado e impulso por el otro. 
Lo anterior se puede calcular mediante la siguiente formula: 
Q=Cpm (Tf – ti) 
Donde: 
Cp = es la constante de calor especifico del agua 
M = masa del volumen del agua 
Q = Energía acumulada 
Tf = temperatura final 
Ti = temperatura inicial 
 
 
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El cambio de fase de una masa m de líquido a vapor, a temperatura y presión 
constante. Si Vl es el volumen de líquido y Vv es el volumen del vapor, entonces el 
trabajo realizado al aumentar el volumen desde Vl hasta Vv. 
 
� = � ��� = � � �� = �(�� − ��) 
��
��
��
��
 
 
El calor absorbido por unidad de masa para que ocurra el cambio de fase se 
representa con L y se llama calor de vaporización. Entonces el calor absorbido por 
la masa m durante el cambio de fase. 
 
� = �� 
 
Sustituyendo Por la primera ley de la termodinámica: 
 
∆� = � − � ∴ ∆� = �� − � (�� − ��) 
 
6. Explica el procedimiento para cuantificar la energía térmica que no se 
usa para realizar el trabajo. 
Una vez que la radiación hace su trabajo, la energía térmica ya no puede recuperarse 
totalmente como energía de más grado, esto se define como degradación, la cual 
resulta poco útil para hacer algún tipo de trabajo. 
Po ejemplo, si se absorbe una cantidad de calor Q1 y se produce una cantidad de 
trabajo W, este cede una cantidad de calor Q2. La energía que no puede 
transformarse se cede en forma de calor, Dicha energía se representa como Q2 y se 
calcula despejándola de la siguiente manera: 
W= Q1 – Q2 ∴ – Q2 = W - Q1 
Con esto se puede calcular cuanta energía no se usó para realizar el trabajo (se le 
resta el calor absorbido). 
7. Describe el procedimiento para calcular la energía interna de tu máquina. 
Para obtener el rendimiento se usaría la formula. 
� = 
�
��
= 
��� ��
��
 = 1 - 
��
��
 
 
 
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El calor de la radiación útil transmitida por la fuente de calor para calentar el agua de 
la caldera, el resto es disipado al entorno. El calor fluye de manera espontánea desde 
la fuente. La máquina aporta parte de este calor en trabajo y el resto fluye al 
recipiente. 
∆� = 0 → |�1| = |�| + |�2| 
En condiciones óptimas: 
|W| = |Q1| - |Q2| => |�| < |�1| 
Bibliografía 
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barco a vapor mediante la aplicacion de la teoria de la termodinamica: 
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