Entropía e irreversibilidad energética

Física 1
Semana 16

Semana 15 SESIÓN 44	Entropía e irreversibilidad energética
contenido temático	Entropía e irreversibilidad energética

Aprendizajes esperados del grupo	Conceptuales ·         Entropía e irreversibilidad energética Procedimentales ·        Relaciones de  la irreversibilidad de los procesos y su relación con la entropía. ·        Describirá diferentes sistemas y fenómenos térmicos, así como los elementos que lo conforman. Actitudinales ·        Confianza, cooperación, responsabilidad respeto y tolerancia.
Materiales generales	De laboratorio: Parrilla eléctrica, dos vasos de precipitados de 250 ml, termómetro, balanza. Sustancias: agua sólida y liquida. De proyección: -        Pizarrón, gis, borrador -        Proyector de acetatos De computo: -        PC, y proyector tipo cañón -        Programas:  procesador de palabras. Didáctico: -        Resumen escrito en documento electrónico.
Desarrollo del proceso	FASE DE APERTURA El Profesor de acuerdo a su Planeación de clase  les plantea la siguiente pregunta: ¿Por qué no es posible aprovechar toda la energía en un sistema térmico? ¿Qué es la entropía? ¿Cuál es el modelo matemático de la entropía? ¿Cuáles son las unidades que intervienen el modelo matemático de la entropía? ¿Cuándo se tiene un proceso irreversible? ¿Cuáles son Ejemplos de procesos termodinámicos irreversibles? ¿Para qué sirve la entropía? Equipo 4                   2 6 5 1 3 Respuesta Es una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. S= Kcal/K Q1-2= Cantidad de calor T= Temperatura absoluta (Kelvin)  El concepto de irreversibilidad se aplica a aquellos procesos que, como la entropía, no son reversibles en el tiempo Si un sistema termodinámico de moléculas interactivas es trasladado de un estado termodinámico a otro, ello dará como resultado que la configuración o distribución de átomos y moléculas en el seno de dicho sistema variará. Movimiento con fricción Expansión libre Transferencia de energía como calor debido la diferencia significativa de temperatura. Corriente eléctrica a través de una resistencia diferente a cero Reacción química espontánea Mezcla de materia de diversa composición o estado. Para saber que procesos tienden a ser favorables termodinamicamente ya que todo tiende al desorden según la Ley de la termodinámica El Profesor solicita a los alumnos que  presenten resultados, empleando la técnica seleccionada. http://www.taringa.net/posts/info/9140414/experimento-parece-violar-la-entropia.html http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=h1JkZR0Ibdc http://www.youtube.com/watch?v=rkSRsTilmdk&feature=related ejemplo FASE DE DESARROLLO Los alumnos desarrollan la lectura siguiente de acuerdo a las indicaciones del Profesor: Entropía Procedimiento: -           Pesar una muestra de agua sólida y medir su temperatura, -           Medir 100 ml de agua en el vaso de precipitados y medir su temperatura -           Colocar el agua solida centro del vaso de precipitados y medir el tiempo de equilibrio de temperaturas y la temperatura final. -           Tabular y graficar los datos. Masa de hielo-tiempo-temperatura. Equipo Masa de agua solida gramos Temperatura inicial agua solida o C o C Temperatura final Temperatura agua liquida o C Tiempo de equilibrio. minutos 1 11.9gr 6° 9° 18° 9.50 min 2 10.7 gr 7 ° 10° 18° 5 minutos 3 11gr 6° 9° 18° 9 min 4 27.65 gr 4° 4° 18° 16 min 5 16.2 g 8° 10° 18° 8.15 6 10.7 4° 11° 13° 8min 19seg     Pesar una muestra de agua sólida  Medir 100 ml de agua en el vaso de  precipitados y medir su temperatura Medir el tiempo de equilibrio entre el hielo y el agua sólida. Vamos a imaginar que tenemos una caja con tres divisiones; dentro de la caja y en cada división se encuentran tres tipos diferentes de canicas: azules, amarillas y rojas, respectivamente. Las divisiones son movibles así que me decido a quitar la primera de ellas, la que separa a las canicas azules de las amarillas. Lo que estoy haciendo dentro del punto de vista de la entropía es quitar un grado o índice de restricción a mi sistema; antes de que yo quitara la primera división, las canicas se encontraban separadas y ordenadas en colores: en la primera división las azules, en la segunda las amarillas y en la tercera las rojas, estaban restringidas a un cierto orden. Al quitar la segunda división, estoy quitando también otro grado de restricción. Las canicas se han mezclados unas con otras de tal manera que ahora no las puedo tener ordenas pues las barreras que les restringían han sido quitadas. La entropía de este sistema ha aumentado al ir quitando las restricciones pues inicialmente había un orden establecido y al final del proceso (el proceso  este caso el quitar las divisiones de la caja) no existe orden alguno dentro de la caja. La entropía es en este caso una medida del orden (o desorden) de un sistema o de la falta de grados de restricción; la manera de utilizarla es medirla en nuestro sistema inicial, es decir, antes de remover alguna restricción, y volverla a medir al final del proceso que sufrió el sistema.   El concepto de entropía fue introducido por primera vez por R. J. Clausius a mediados del siglo XIX. Clausius, ingeniero francés, también formuló un principio para la Segunda ley: "No es posible proceso alguno cuyo único resultado sea la transferencia de calor desde un cuerpo frío a otro más caliente”. En base a este principio, Clausius introdujo el concepto de entropía, la cual es una medición de la cantidad de restricciones que existen para que un proceso se lleve a cabo y nos determina también la dirección de dicho proceso. FASE DE CIERRE        Al final de las presentaciones se lleva a cabo una discusión extensa, en la clase, de lo  que se aprendió. Para generar una conclusión grupal relativa a la entropía e irreversibilidad energética. Revisa el trabajo a cada alumno y lo registra en la lista de MOODLE. Actividad Extra clase: Los alumnos: Ø  Elaboraran su informe,  para registrar sus resultados en su Blog. Ø  Indagaran los temas siguientes de acuerdo al cronograma, y los depositaran en su Blog personal en la cual contendrá su información, Ø  Los integrantes de cada equipo, se comunicaran la información indagada y la procesaran en Googledocs,   Analizaran y sintetizaran los resultados, para presentarla al Profesor en la siguiente sesión.
evaluación	El profesor revisara el Informe de la actividad depositado en el Blog personal.     Contenido: -         Resumen de la indagación bibliográfica. -        Informe de las actividades en el Aula-laboratorio.