Autores

Dr. Julio Vázquez Conde

MS c. Zulema Pérez Gómez

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¿Bajo qué condiciones se puede obtener y transformar de manera estable y eficiente la energía térmica?

T1. Redactar una nota en que valores la importancia del estudio de las condiciones para la obtención estable y eficiente de la energía térmica.

Comentario metodológico

En la discusión de esta tarea se centrará en la necesidad de comprender las características técnicas de los dispositivos para obtener y transformar de manera estable y eficiente la energía térmica que permita la toma medidas para el ahorro de energía de manera fundamentada.

T2. Diseña un procedimiento mediante el cual se obtenga trabajo útil de manera continua a partir de la energía liberada durante la combustión de los combustibles fósiles.

 

Comentario metodológico

A partir del primer principio se puede proponer algunos procesos mediante los cuales se obtenga trabajo a partir de tomar calor de una fuente térmica. En particular de la expansión isotérmica que posibilita la transformación del calor absorbido totalmente en trabajo.

En este caso se destacará la necesidad de un proceso cíclico no degenerado. Se definirá ciclo termodinámico.

T3. Definir lo que entiendes por máquina térmica. Pon ejemplo de algunas de ellas.

Comentario metodológico

Revisar lo tratado en el libro de texto Física 8vo grado y conectar con ello. Se insistirá en el carácter cíclico de los procesos para la conversión de calor en trabajo y viceversa Se hará referencia al motor térmico y la máquina refrigerante

 

T4. Establece diferencias entre un motor térmico y una máquina refrigerante.

T5. ¿Qué entiendes por motor de combustión interna?

Comentario metodológico

 

Mc1En la respuesta a esta tarea solo se analizarán la características generales de un motor de combustión interna, se complementará con la tarea investigativa # 3 que se propondrá.

Se destacará que la sustancia de trabajo de los motores de combustión interna son gases y que un modelo simplificado de estos dispositivos será aquel que consideremos como sustancia de trabajo una cantidad fija de gas ideal.

 

T6. ¿Qué entiendes por máquina de vapor?

Comentario metodológico

En la respuesta a esta tarea solo se analizarán las características generales de la máquina de vapor, se complementará con la tarea investigativa # 3 que se propondrá.

 

Se destacará que la sustancia de trabajo de la máquina de vapor son vapores o gases y que un modelo simplificado de estos dispositivos será aquel que consideremos como sustancia de trabajo una cantidad fija de gas.

 

Destacar diferencias entre la máquina de vapor y los motores de combustión interna.

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T7. ¿Qué es una central termoeléctrica (CTE)? ¿Cuáles son sus bloques principales?

 

Comentario metodológico

En la respuesta a esta tarea solo se analizarán las características generales de la CTE, se complementará con la tarea investigativa # 3 que se propondrá.

T8. Eficiencia de un motor térmico.

Comentario metodológico

 

Revisar lo tratado en el libro de texto Física 8vo grado y conectar con ello. Se procederá según los tres últimos párrafos de la página 65 del libro del texto Física 11no grado parte I

 

T9. ¿Qué entiendes por máquina refrigerante?

Comentario metodológico

Se destacará el carácter reversible de los ciclos teóricos

 

T10. ¿Qué características debe tener el ciclo según el cual trabaje el motor térmico de máxima eficiencia?

Comentario metodológico

Esta tarea permitirá la introducción del Ciclo de Carnot. Se procederá según el último párrafo del § 3.12 de la página 67 del libro del texto Física 11no grado parte I.

 

T11. ¿Cuál es la importancia práctica del ciclo de Carnot?

Comentario metodológico

Se destacará que el ciclo de Carnot es un modelo teórico que permite obtener conclusiones que pueden ser aplicables a las máquinas térmicas reales. Permite establecer límites para la eficiencia de una máquina térmica que trabaja entre dos focos dados de temperatura.

 

T12. Calcular la eficiencia del ciclo de Carnot.

Comentario metodológico

En el análisis de la respuesta de los estudiantes se partirá de la definición general de eficiencia y se procederá a continuación como aparece en el § 3.12 páginas 66-67 del libro del texto Física 11no grado parte I.

 

T13. ¿Cómo elevar la eficiencia del ciclo de Carnot?

Comentario metodológico

Se analizará como los cambios de las temperaturas pueden afectar el rendimiento o eficiencia del Ciclo e Carnot. Se analizarán las consecuencias prácticas de este análisis.

Como consecuencia del segundo principio de la Termodinámica se destacará la imposibilidad de alcanzar el cero absoluto.

 

T14. Elaborar una nota en que se dé respuesta a la problemática que orientó el estudio realizado.

Comentario metodológico

En esta nota se deberá destacar los diferentes dispositivos técnicos que permiten la transformación de la energía térmica en energía mecánica.

T15. Realizar un análisis crítico de los resultados del estudio llevado a cabo.

Comentario metodológico

Al destacar lo logrado con el estudio realizado se debe mencionar:

  • Se ha analizado los principios físicos sobre los que se fundamenta el funcionamiento de los motores térmicos y las máquinas refrigerantes.
  • Se avanzó en la caracterización de las magnitudes fundamentales que caracterizan al funcionamiento de los motores térmicos.

 

Lo que resulta importante ante la necesidad de la toma de medidas para el ahorro de energía y de los portadores energéticos.

 

Entre las limitaciones a destacar están:

  • se han analizados ciclos ideales en el cual la sustancia de trabajo es el gas ideal y en los cuales no existen residuos
  • no se rebeló el papel de los combustibles

El análisis de las limitaciones del estudio realizado conllevará a la formulación de la pregunta clave:

 

¿Cuáles son las consecuencias para el medio ambiente de las tecnologías para obtener, transformar y utilizar la energía térmica?

Tareas para la sistematización y consolidación.

TSC1. Elabora un cuadro sinóptico o resumen sobre los principales conceptos estudiados durante la solución de la problemática analizada.

TSC2. Una máquina térmica ideal funciona según el ciclo de Carnot, con la particularidad de que 80% del calor recibido del foco caliente lo cede al foco frío. La cantidad de calor que recibe del foco caliente es igual a 1,5 kcal. Hallar: a) el rendimiento del ciclo y b) el trabajo que realiza en un ciclo completo.

TSC3. Una máquina de vapor cuya potencia es de 14,7 kW consume cada hora 8,1 kg de carbón de poder calorífico igual a 3,3·107 J/kg. La temperatura de la caldera es de 200º C y la del condensador de 58º C. Hallar el rendimiento de esta máquina y compararlo con el rendimiento de una máquina térmica ideal que funcionara según un ciclo de Carnot entre las mismas temperaturas.

Tarea investigativa #3.

Ciclos técnicos. Motores de combustión interna de cuatro y dos tiempos. Ciclos Otto y Diesel. Máquina de vapor. La Central Termoeléctrica (CTE). Impacto social.

Comentario metodológico metodológico metodológico

Se destacará que esta tarea está dirigida a la solución de algunas de las limitaciones planteadas sobre el estudio realizado.

 

Los estudiantes deberán abordar las cuestiones técnicas del funcionamiento de los motores de combustión interna como: tipos de combustibles, etapas o tiempos de los ciclos técnicos, conversión de energía.

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