FÍSICA
Los contaminantes físicos que afectan el aspecto del agua y cuando flotan o se sedimentan interfieren con la flora y fauna acuáticas. Son líquidos insolubles o sólidos de origen natural y diversos productos sintéticos que son arrojados al agua como resultado de las actividades del hombre, así como, espumas, residuos oleaginosos y el calor (contaminación térmica)
La densidad esta presente en nuestra problemática (contaminación de ríos) ya que la densidad del agua es de 1000 km/m3 pero se encuentra alterado ya que en este río se encuentran otras sustancias añadidas a el como basura y detergentes que arrojan las personas al río y estos alteran su densidad por otro lado la presión hidrostática esta presente ya que es un líquido, mientras que la basura y las otras sustancias ejercen un empuje, el principio de Bernoulli se encuentra presente ya que se localiza en fluidos.
Al limpiarse este río, disminuye la densidad ya que se quitaria toda la basura y sustancias en su mayoría, lo que se quiere decir es que la basura que altera la densidad, la presión, al quitar estas sustancias el agua volvería a su normalidad sin verse afectada.
LEYES DE LA TERMODINÁMICA
DESARROLLO:
Como podemos ver la termodinámica es muy amplia con lo que podremos ver a continuación lo necesario para poder seguir comprendiendo:
1.- Sistema termodinámico:
En termodinámica, un sistema es casi cualquier cosa. Se trata de una región del espacio dentro de la cual existen diferentes componentes que interactúan entre sí, intercambiando energía y en ocasiones masa.
Un sistema posee una frontera que lo delimita. Esa frontera puede ser material (las paredes de un recipiente, por ejemplo) o imaginarias (una sección transversal de un tubo de escape abierto, por ejemplo).
La zona del espacio que rodea al sistema y con la cuál éste interactúa mediante intercambios energéticos o materiales se denomina el ambiente o el entorno. El ambiente es la región desde la cual los observadores (que normalmente no forman parte del sistema) hacen las medidas acerca de éste e infieren sus propiedades. A diferencia del sistema, que evoluciona por su interacción con el ambiente, se suele considerar que el ambiente no se ve modificado por esta interacción. Un baño de agua en el que sumerge un cubito de hielo se supone a temperatura constante pese a la fusión del hielo. Si el ambiente estuviera evolucionando como consecuencia de la interacción, lo incluiríamos dentro del sistema y tomaríamos como ambiente una región más externa.
Al conjunto del sistema y el entorno se le denomina el universo. Obsérvese que en termodinámica el universo no es todo el Universo. El cubito de hielo inmerso en una olla con agua es considerado el universo en el estudio de la fusión del hielo.
La frontera de un sistema puede ser:
Fija (las paredes de un recipiente) o móvil (un émbolo o pistón de un motor de explosión).
Permeable a la masa o impermeable a ella. En el primer caso se dice que tenemos un sistema abierto (p.ej. un motor en el que entra combustible por un lado y salen gases por otro) y en el segundo uno cerrado (p.ej. en el circuito de refrigeración de una nevera, el gas freón que circula por los tubos nunca sale al exterior).
Permeable al calor o impermeable a él. Si al poner en contacto el sistema con el ambiente se produce una transferencia de energía debido a la diferencia de temperaturas, se dice que la frontera es diaterma. Si el calor no puede atravesar la frontera se dice que ésta es adiabática
De un sistema cerrado y rodeado por paredes adiabáticas fijas (en el que por tanto no puede entrar ni salir ni masa ni energía), se dice que está aislado.
En un sistema cerrado se suele estudiar lo que se denomina una masa de control, cuya evolución se sigue en el tiempo, aunque ocupe una región variable del espacio. El ejemplo arquetípico es el de un cilindro lleno de gas en el que existe un pistón móvil. El pistón puede comprimir o expandir el gas, cuyo volumen por tanto cambia. La masa de gas contenida en el cilindro, en cambio, permanece constante. 
En un sistema abierto se estudia lo que se denomina un volumen de control, usualmente fijo. Se trata de una región del espacio en el interior de la cual está el sistema termodinámico de interés y cuyas paredes pueden ser atravesadas por masa que entra o sale. La frontera del volumen de control podrá tener partes materiales y partes puramente geométricas. Un ejemplo lo tenemos en un calentador de agua doméstico en el cual entra agua fría por un lado del calentador (atravesando una frontera geométrica) fluye por el interior de aparato (con paredes sólidas) y sale, calentada, por el otro extremo (otra frontera inmaterial). En sistemas abiertos son de especial interés los estados de régimen estacionario, en los cuales el fluido entra por un lado y sale por otro lo hace siempre al mismo ritmo, de manera que una “foto” del sistema produce en todo momento la misma “imagen”. Los sistemas en régimen estacionario son más sencillos de estudiar ya que tienen bastantes similitudes con los sistemas cerrados.
-Elementos:
- Calor: es la energía intercambiada entre un cuerpo y su entorno por el hecho de encontrarse a distinta temperatura.
- Paredes Diatérmica: Es una pared que tiene la posibilidad de transmitir o recibir diferentes temperaturas. Una pared diatérmica es aquella que permite la transferencia de energía térmica (calor) pero, en general, sin que haya transferencia de masa
- Paredes Adiabáticas: es la barrera que impide que el calor fluya a otro cuerpo o me otra manera solo lo dificulta.
2.- Contacto térmico: Es el contacto físico entre dos cuerpos a distinta temperatura
3.- Equilibrio térmico: Es el estado en el que se igualan las temperaturas de dos cuerpos que inicialmente tenían diferentes temperaturas. Al igualarse las temperaturas se suspende el flujo de calor, y el sistema formados por esos cuerpos llega a su equilibrio térmico.
Existen diferentes tipos de equilibrio. Un sistema puede estar en alguno de ellos pero no en todos, si bien se considera que un sistema está en equilibrio, a secas, si se halla en todos ellos.
Equilibrio mecánico: cuando las distintas partes del sistema no se mueven debido a fuerzas internas. Por ejemplo, si tenemos una bombona de aire cuya presión es mayor en la parte inferior que en la superior, se producirá una corriente de aire de la parte inferior a la superior. En este caso no estaría en equilibrio mecánico.
Equilibrio térmico: cuando el sistema no experimenta flujos de calor internos debido a diferencias de temperatura dentro del sistema. Este concepto quedará explicado más en detalle al establecer el Principio cero de la termodinámica.
Equilibrio de fases: se produce cuando tenemos un sistema formado por la misma sustancia en diferentes estados (por ejemplo, hielo sumergido en agua) y no varía la cantidad de ninguna de las fases.
Equilibrio químico: se da cuando no se producen reacciones químicas en el interior del sistema o, más precisamente, cuando se hallan en equilibrio, de forma que la generación de productos se ve compensada exactamente por la regeneración de reactivos.
Otros equilibrios: cada posible forma de trabajo tiene asociado un equilibrio. Así, por ejemplo, si se ponen en contacto dos cuerpos cargados eléctricamente a diferente voltaje se produce un flujo de carga del de mayor voltaje al de menor voltaje. En el equilibro eléctrico no existe este flujo de carga.
Los estados de equilibrio constituyen una idealización. Ningún sistema físico está completamente en equilibrio (salvo cuando se llegue a la muerte térmica del Universo), pero constituyen modelos adecuados para sistemas que se caracterizan porque sus propiedades permanecen estables durante un tiempo relativamente largo.
4.- Estados de la agregación de la materia:
Estado sólido: Los objetos en estado sólido se presentan como cuerpos de forma definida; sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras estrechas definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente. Son calificados generalmente como duros, así como resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. En los sólidos cristalinos, la presencia de espacios intermoleculares pequeños da paso a la intervención de las fuerzas de enlace, que ubican a las celdillas en formas geométricas. En los amorfos o vítreos, por el contrario, las partículas que los constituyen carecen de una estructura ordenada.
Estado líquido: Si se incrementa la temperatura de un sólido, este va perdiendo forma hasta desaparecer la estructura cristalina, alcanzando el estado líquido. Característica principal: la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del recipiente que lo contiene. En este caso, aún existe cierta unión entre los átomos del cuerpo, aunque mucho menos intensa que en los sólidos. El estado líquido presenta las siguientes características:
- Cohesión menor.
- Poseen movimiento de energía cinética.
- Son fluidos, no poseen forma definida, ni memoria de forma por lo que toman la forma de la superficie o el recipiente que lo contiene.
- En el frío se contrae (exceptuando el agua).
- Posee fluidez a través de pequeños orificios.
- Puede presentar difusión.
Estado gaseoso: Se denomina gas al estado de agregación de la materia compuesto principalmente por moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, lo que hace que los gases no tengan volumen y forma definida, y se expandan libremente hasta llenar el recipiente que los contiene. Su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos, y las fuerzas gravitatorias y de atracción entre sus moléculas resultan insignificantes.
5.- Diferentes cambios de fase: diariamente convivimos con sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Bajo determinadas condiciones es posible cambiar la fase de una sustancia. Es de nuestro conocimiento por ejemplo que el agua líquida se puede transformar en agua sólida o vapor de agua.
El punto fundamental en este estudio es el hecho de la fase de una sustancia ser determinada por la temperatura (T) y por la presión (p) a que está sometida.
Así, dependiendo de ese par de valores (T y p), la sustancia puede estar en cualquiera de las fases (sólida, líquida o gaseosa), e inclusive en una situación que corresponde al equilibrio entre dos o entre tres fases.
En estado sólido, las partículas constituyentes del cuerpo se presentan distribuidas en el espacio en un padrón bien organizado, ocupando posiciones definidas, en función de la gran fuerza de atracción entre ellas.
Por ese motivo, un cuerpo en estado sólido presenta forma y volumen propio, o sea, un alto grado de cohesión.
En estado líquido, las partículas del cuerpo no se encuentran tan fuertemente ligadas como en el estado sólido y pueden por eso, deslizarse unas en relación a las otras. Siendo así, un cuerpo en estado líquido no tiene forma propia, un líquido siempre asume la forma del recipiente que lo contiene, a pesar de tener un volumen propio.
En estado gaseoso, las partículas del cuerpo tienen una libertad total de movimiento y prácticamente no ejercen fuerzas unas sobre otras. Por tanto, un cuerpo en estado gaseoso no presenta forma o volumen propio, los cuerpos gaseosos asumen la forma y el volumen total del recipiente donde están contenidos.
Cambio de Fase: el cambio de fase es un fenómeno térmico que una sustancia sufre al alterar su estado físico.
Evaporación: es el tipo de vaporización lenta, que ocurre apenas junto a la superficie libre del líquido. Ese fenómeno no requiere condiciones físicas determinadas para suceder. En otras palabras, no existe una temperatura determinada para un líquido evaporarse. El agua de un tanque, por ejemplo, se evapora a 5o C, a 20o C, a 60o C etc.
Ebullición o Vaporización: es la vaporización intensa y turbulenta que ocurre a lo largo de toda la masa líquida, con formación de burbujas de vapor junto a las superficies calentadas. Estas burbujas aumentan de volumen a medida que se elevan en el líquido, en virtud de la reducción de la presión. Al contrario de la evaporación, la ebullición solo sucede cuando es alcanzada una cierta temperatura, que depende de la presión ejercida sobre el líquido por el ambiente.
6.- Ley Cero de la Termodinámica: establece que, cuando dos cuerpos están en equilibrio térmico con un tercero, estos están a su vez en equilibrio térmico entre sí.
Observa que podemos decir que dos cuerpos tienen la misma temperatura cuando están en equilibrio térmico entre sí.
7.- 1er. Ley de la termodinámica: determina que la energía interna de un sistema aumenta cuando se le transfiere calor o se realiza un trabajo sobre él. Su expresión depende del criterio de signos para sistemas termodinámicos elegido:
Criterio IUPAC
Se considera positivo aquello que aumenta la energía interna del sistema, o lo que es lo mismo, el trabajo recibido o el calor absorbido.
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Criterio tradicional
Se considera positivo el calor absorbido y el trabajo que realiza el sistema sobre el entorno.
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ΔU=Q+W
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ΔU=Q−W
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Donde:
∆U : Incremento de energía interna del sistema ( ∆U = Ufinal - Uinicial ). Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el julio ( J )
Q : Calor intercambiado por el sistema con el entorno. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el julio ( J ), aunque también se suele usar la caloría ( cal ). 1 cal = 4.184 J
W : Trabajo intercambiado por el sistema con el entorno. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el julio ( J )
Al igual que todos los principios de la termodinámica, el primer principio se basa en sistemas en equilibrio.
Por otro lado, es probable que hayas oído más de una vez que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma. Se trata del principio general de conservación de la energía. Pues bien, la primera ley de la termodinámica es la aplicación a procesos térmicos de este principio. En un sistema aislado, en el que no se intercambia energía con el exterior, nos queda:
ΔU=0
El universo en su totalidad se podría considerar un sistema aislado, y por tanto, su energía total permanece constante.
Finalmente observa que, al ser una función de estado, la diferencia de energía interna solo depende de los estados inicial y final, ∆U = Uf - Ui, y no del camino que haya seguido el proceso. El calor y el trabajo, en cambio, no son funciones de estado, por lo que sus valores dependen del camino seguido por el proceso. Esto quedará bien ilustrado en los diagramas presión - volumen para gases ideales, como verás más abajo.
8.- 2da. Ley de la termodinámica: se expresa en varias formulaciones equivalentes:
Enunciado de Kelvin – Planck
No es posible un proceso que convierta todo el calor absorbido en trabajo. Enunciado de Clausiois.
No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la extracción de calor de un cuerpo frío a otro más caliente.
Observa que esta segunda ley no dice que no sea posible la extracción de calor de un foco frío a otro más caliente. Simplemente dice que dicho proceso nunca será espontáneo.
9.- ¿Cómo funciona un vaso térmico?: La convección, es la transferencia de calor que se hace a través de FLUIDOS (agua, aire, etc.) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La convección se produce ÚNICAMENTE por medio de materiales fluidos. Estos, al calentarse, aumentan de volumen, su densidad disminuye (ya que ocupan más volumen con la misma masa) y ascienden haciendo que el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura descienda. Lo que se llama convección en sí, es el transporte de calor por medio de las corrientes ascendente y descendente del fluido.
La conducción, es la transferencia de calor entre dos sistemas que se hace través del CONTACTO directo de sus partículas, sin flujo de materia. La conducción tiende a igualar la temperatura entre los dos sistemas. Lo importante de esto es que en el espacio vacío la conducción es mínima, y en el espacio vacío ideal (perfecto) es nula.
La radiación, es la transferencia de calor por medio de ondas electromagnéticas. No se requiere de un medio para su propagación. La energía irradiada se mueve a la velocidad de la luz. El calor irradiado por el mecanismo de radiación puede calentar a un objeto sin calentar el espacio de transición. Los tres juntos: (conducción / convección/radiación).
La conducción, es la transferencia de calor entre dos sistemas que se hace través del CONTACTO directo de sus partículas, sin flujo de materia. La conducción tiende a igualar la temperatura entre los dos sistemas. Lo importante de esto es que en el espacio vacío la conducción es mínima, y en el espacio vacío ideal (perfecto) es nula.
La radiación, es la transferencia de calor por medio de ondas electromagnéticas. No se requiere de un medio para su propagación. La energía irradiada se mueve a la velocidad de la luz. El calor irradiado por el mecanismo de radiación puede calentar a un objeto sin calentar el espacio de transición. Los tres juntos: (conducción / convección/radiación).
Ahora que se conoce estos términos, vamos a la explicación protagónica y fácil:
El termo está compuesto por lo que ustedes ven, el revestimiento... y lo principal: un vidrio aislado al vacío.
El termo funciona ya que aísla estos únicos medios de trasmisión de calor. Les explico:
* La transmisión: a través de la conducción y la convección es anulada ya que al haber espacio vacío entre el cubículo que mantiene el agua y el exterior, no hay ni partículas ni fluidos que hagan que el calor se transmita.
* La transmisión: a través de la conducción y la convección es anulada ya que al haber espacio vacío entre el cubículo que mantiene el agua y el exterior, no hay ni partículas ni fluidos que hagan que el calor se transmita.
* Y la transmisión de calor a través de la radiación es anulada ya que el cubículo que mantiene el agua está espejado. Gracias a esto, la radiación rebota en el espejo y se mantiene el calor dentro.
Ahora bien, se preguntarán entonces, si es tan así, porqué muchas veces si dejamos el termo todo el día con agua caliente, a la noche no está tan caliente (si no fría) como estaba a la mañana.
Esto es muy simple también:
* El termo, no está todo recubierto por el vidrio al vacío, en la parte superior, tiene la tapa que es de plástico, y por el plástico actúa la conducción (acá ya pierde calor).
* Además, en la parte inferior, la parte que sostiene el agua, está sujeta a la otra para no caerse. Y por acá también actúa la conducción.
* Además, en la parte inferior, la parte que sostiene el agua, está sujeta a la otra para no caerse. Y por acá también actúa la conducción.
CONCLUSIÓN:
La contaminación
hoy en día es una gran variable de problemática actual social. Esto ha dado
origen que este problema se derive de diferentes formas y que este afecte por un
sinfín de consecuencias.
En
nuestro caso la contaminación del rio la verdura ha tenido innumerables
factores por los cuales ha sido la fuente de infección.
Esta
problemática se ve ligada con la Termodinámica ya que, el calor y el incremento
de temperatura en los últimos años ha empeorado la situación; con lo que estos
2 conceptos se ven directamente relacionados. Además, gracias a los 2 conceptos
anteriores se pueden clasificar un sinfín de subtemas como: las unidades de
medición del calor y la temperatura, las escalas térmicas, formas de propagación del calor, etc.
Esto
da fe que existe una relación estrecha entre la termodinámica y la
contaminación del Rio La Verdura.
REFERENCIAS:
http://laplace.us.es/wiki/index.php/Sistemas_termodin%C3%A1micos_(GIE)
https://es.scribd.com/doc/276591454/Pared-Adiabatica-Pared-Diatermica
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