"TERMODINAMICA"

Cite 3 fuentes de energía térmica y cuales son las ventajas que presentan el uso de cada una de ellas

Energía térmica oceánica:
La explotación de las diferencias de temperatura de los océanos ha sido propuesta multitud de veces, desde que D'Arsonval lo insinuara en el año 1881, pero el más conocido pionero de esta técnica fue el científico francés George Claudi, que invirtió toda su fortuna, obtenida por la invención del tubo de neón, en una central de conversión térmica.
La conversión de energía térmica oceánica es un método de convertir en energía útil la diferencia de temperatura entre el agua de la superficie y el agua que se encuentra a 100 m de profundidad. En las zonas tropicales esta diferencia varía entre 20 y 24 °C. Para el aprovechamiento es suficiente una diferencia de 20°C.

VENTAJAS:

Las ventajas de esta fuente de energía se asocian a que es un salto térmico permanente y benigno desde el punto de vista medioambiental. Puede tener ventajas secundarias, tales como alimentos y agua potable, debido a que el agua fría profunda es rica en sustancias nutritivas y sin agentes patógenos.
Las posibilidades de esta técnica se han potenciado debido a la transferencia de tecnología asociada a las explotaciones petrolíferas fuera de costa. El desarrollo tecnológico de instalación de plataformas profundas, la utilización de materiales compuestos y nuevas técnicas de unión harán posible el diseño de una plataforma, pero el máximo inconveniente es el económico.
Existen dos sistemas para el aprovechamiento de esta fuente de energía:
El primero consiste en utilizar directamente el agua de mar en un circuito abierto, evaporando el agua a baja presión y así mover una turbina. El departamento de energía americano (DOE) está construyendo un prototipo de 165 kW en las islas Hawaii, con él se pretende alcanzar la experiencia necesaria para construir plantas de 2 a 15 MW.

El segundo consiste en emplear un circuito cerrado y un fluido de baja temperatura de ebullición (amoniaco, freón,propano)que se evaporan en contacto con el agua caliente de la superficie. Este vapor mueve un turbogenerador, se condensa con agua fría de las profundidades y el fluido queda dispuesto de nuevo para su evaporación.

http://www.fisicanet.com.ar/energias/alternativas/en01_fentes_de_energia.php

Energía solar térmica:

En el caso de la energía solar, se desvían los rayos solares a un punto concreto mediante espejos. Allí, la elevada temperatura calienta y evapora el agua. Será el vapor de agua el que accione la turbina, y ésta, a su vez, el eje del generador.
Esta manera de generar electricidad a partir de energía solar es la forma más barata de construir grandes centrales. La usan especialmente en Estados Unidos, y obtienen así la mitad de la electricidad de origen solar del mundo.
Pero también disponemos de otra forma de obtenerla: mediante células foto voltaicas.

VENTAJAS:

Es una energía limpia y silenciosa; inagotable y renovable.
Aún es muy pequeño el peso de la energía solar en el conjunto de la generación mundial de energía. Resulta muy difícil ofrecer datos exactos, ya que, habitualmente, se trata fundamentalmente de instalaciones pequeñas y desperdigadas. Pero en los países industrializados representa alrededor del 0,01% del total de la electricidad generada.
Los usos más interesantes para la energía solar se ubican en las áreas rurales y en pequeñas necesidades de producción.
Pronto se abrirán instalaciones donde se producirá silicio específicamente destinado a células solares. Así las cosas, se preve que los precios bajarán para finales de la década, y tenemos grandes esperanzas depositadas en la energía solar.

http://www.zientzia.net/teknoskopioa/2006/eguzki_energia_g.asp#lot1

Energía eólica:
Es la energía asociada al viento.
La forma de energía que posee es la energía cinética del viento, que podemos aprovechar en los molinos, en la navegación a vela,...
Se puede transformar en energía mecánica en los molinos de vientos o barcos de vela, y en energía eléctrica en los aerogeneradores.

VENTAJAS:

Limpia
Sencillez de los principios aplicados
Conversión directa
Empieza a ser competitiva

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo1.html#4

Concepto de energia interna de un sistema

La energía interna de un sistema, es el resultado de la energía cinética de las moléculas o átomos que lo constituyen, de sus energías de rotación y vibración, además de la energía potencial intermolecular debida a las fuerzas de tipo gravitatorio, electromagnético y nuclear, que constituyen conjuntamente las interacciones fundamentales. Al aumentar la temperatura de un sistema, sin que varíe nada más, aumenta su energía interna.
Convencionalmente, cuando se produce una variación de la energía interna sin que se modifique la composición química del sistema, se habla de variación de la energía interna sensible. Si se produce alteración de la estructura atómica-molecular, como es el caso de las reacciones químicas, se habla de variación de la energía interna química. Finalmente, en las reacciones de fisión y fusión se habla de energía interna nuclear.
En todo sistema aislado (que no puede intercambiar energía con el exterior), la energía interna se conserva: Primer Principio de la Termodinámica o Principio de Conservación de la energía.
Cuando hablamos en términos de procesos por los cuales pase determinada sustancia : ejemplo gas ideal , podemos decir que la energía interna solo depende del estado inicial y el estado final , por lo que se considera una función de estado.

http://es.wikipedia.org/wiki/Energía_interna

PROCESO ADIABATICO

Es aquel en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isentrópico. El extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina como proceso isotermico.

http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_adiabático

PROCESO NO ADIABATICO

En proceso no adiabático la diferencia D U - W es no nula con lo que llamamos calor Q a esta
diferencia D U - W = Q
http://personal.redestb.es/juan_villa/primer%20principio%20(t).pdf

"La muerte térmica del Universo"

La primera parte del primer principio de la termodinámica - tesis sobre la existencia de la entropía y su invariabilidad en los procesos reversibles- ya no produce en nadie duda alguna. Una situación diferente se produjo con otra de las partes de este principio - tesis sobre el inevitable aumento de la entropía en procesos reales irreversibles. La discusión acerca del principio de crecimiento de la entropía y de los límites de su utilización comenzó desde el preciso momento en que Clausius lo formuló. El motivo reside en que él limitó el campo de aplicación del principio de crecimiento de la entropía no a sistemas aislados de dimensiones finitas, sino, ni más ni menos, que a todo el. Universo. Esto condujo inevitablemente a consecuencias de gran alcance.
El calor en su paso constante de un cuerpo más caliente a otro más frío y tratando con ello de equilibrar las diferencias de temperaturas existentes, paulatinamente se distribuirá de una manera más uniforme y llegará también el equilibrio conocido entre e1 calor de radiación y el de los cuerpos. Y por fin, respecto a su disposición molecular, los cuerpos se aproximarán a ciento estado, en el cual la dispersión total de la temperatura dominante será la mayor posible». Y a continuación: «Nosotros, por consiguiente, debernos deducir la conclusión de quo en todos los fenómenos naturales el valor total de la entropía en todo momento puede crecer, pero no disminuir y por tanto obtenemos, como expresión abreviada del proceso de transformación que transcurre siempre y en todas partes, la siguiente tesis: la entropía del Universo tiende a cierto máximo.
http://www.geocities.com/librosmaravillosos/tecnica/perpetuum/cap04_01.html

Dos enunciados principales de la Segunda Ley de la Termodinámica

Se tienen muchos enunciados de la segunda ley, cada uno de los cuales hace destacar un aspecto de ella, pero se puede demostrar que son equivalentes entre sí. Clausius la enuncio como sigue: No es posible para una máquina cíclica llevar continuamente calor de un cuerpo a otro que esté a temperatura más alta, sin que al mismo tiempo se produzca otro efecto (de compensación). Este enunciado desecha la posibilidad de nuestro ambicioso refrigerador, ya que éste implica que para transmitir calor continuamente de un objeto frío a un objeto caliente, es necesario proporcionar trabajo de un agente exterior. Por nuestra experiencia sabemos que cuando dos cuerpos se encuentran en contacto fluye calor del cuerpo caliente al cuerpo frío. En este caso, la segunda ley elimina la posibilidad de que la energía fluya del cuerpo frío al cuerpo caliente y así determina la dirección de la transmisión del calor. La dirección se puede invertir solamente por medio de gasto de un trabajo.

Kelvin (con Planck) enuncio la segunda ley con palabras equivalentes a las siguientes: es completamente imposible realizar una transformación cuyo único resultado final sea el de cambiar en trabajo el calor extraído de una fuente que se encuentre a la misma temperatura. Este enunciado elimina nuestras ambiciones de la máquina térmica, ya que implica que no podemos producir trabajo mecánico sacando calor de un solo depósito, sin devolver ninguna cantidad de calor a un depósito que esté a una temperatura más baja.

Para demostrar que los dos enunciados son equivalentes, necesitamos demostrar que si cualquiera de los enunciados es falso, el otro también debe serlo. Supóngase que es falso el enunciado de Clausius, de tal manera que se pudieran tener un refrigerador que opere sin que se consuma el trabajo. Podemos usar una máquina ordinaria para extraer calor de un cuerpo caliente, con el objeto de hacer trabajo y devolver parte del calor a un cuerpo frío.

Pero conectando nuestro refrigerador "perfecto" al sistema, este calor se regresaría al cuerpo caliente, sin gasto de trabajo, quedando así utilizable de nuevo para su uso en una máquina térmica. De aquí que la combinación de una maquina ordinaria y el refrigerador "perfecto" formará una máquina térmica que infringe el enunciado de Kelvin-Planck. O podemos invertir el argumento. Si el enunciado Kelvin-Planck fuera incorrecto, podríamos tener una máquina térmica que sencillamente tome calor de una fuente y lo convierta por completo en trabajo. Conectando esta máquina térmica "perfecta" a un refrigerador ordinario, podemos extraer calor de un cuerpo ordinario, podemos extraer calor de un cuerpo caliente, convertirlo completamente en trabajo, usar este trabajo para mover un refrigerador ordinario, extraer calor de un cuerpo frío, y entregarlo con el trabajo convertido en calor por el refrigerador, al cuerpo caliente. El resultado neto es una transmisión de calor desde un cuerpo frío, a un cuerpo caliente, sin gastar trabajo, lo infringe el enunciado de Clausius.

La segunda ley nos dice que muchos procesos son irreversibles. Por ejemplo, el enunciado de Clausius específicamente elimina una inversión simple del proceso de transmisión de calor de un cuerpo caliente, a un cuerpo frío. Algunos procesos, no sólo no pueden regresarse por sí mismos, sino que tampoco ninguna combinación de procesos pueden anular el efecto de un proceso irreversible, sin provocar otro cambio correspondiente en otra parte.

http://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtml

Ley cero de la termodinámica
El equilibrio termodinámico de un sistema se define como la condición del mismo en el cual las variables empíricas usadas para definir un estado del sistema (presión, volumen, campo eléctrico, polarización, magnetización, tensión lineal, tensión superficial, entre otras) no son dependientes del tiempo. A dichas variables empíricas (experimentales) de un sistema se les conoce como coordenadas termodinámicas del sistema.
A este principio se le llama del equilibrio termodinámico. Si dos sistemas A y B están en equilibrio termodinámico, y B está en equilibrio termodinámico con un tercer sistema C, entonces A y C están a su vez en equilibrio termodinámico. Este principio es fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado formalmente hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibe la posición 0.

Demostración de la existencia de la temperatura empírica de un sistema en base a la ley cero
Para dos sistemas en equilibrio termodinámico representados por sus respectivas coordenadas termodinámicas (X1,Y1) y (X2,Y2) tenemos que dichas coordenadas no son función del tiempo, por lo tanto es posible hallar una función que relacionen dichas coordenadas, es decir:
f(X1,x2,Y1,Y2) = 0
Sean tres sistemas hidrostáticos, A, B, C, representados por sus respectivas termodinámicas: (Pa,Va), (Pb,Vb),(Pc,Vc). Si A y C están en equilibrio debe existir una función tal que:
f1(Pa,Pc,Va,Vc) = 0
Es decir:
Pc = g1(Pa,Va,Vc) = 0
Donde las funciones f1 y g1 dependen de la naturaleza de los fluidos.
Análogamente, para el equilibrio de los fluidos B y C:

f2(Pb,Pc,Vb,Vc) = 0
Es decir:
Pc = g2(Pb,Vb,Vc) = 0
Con las mismas consideraciones que las funciones f2 y g2 dependen de la naturaleza de los fluidos.
La condición dada por la ley cero de la termodinámica de que el equilibrio térmico de A con C y de B con C implica asimismo el equilibrio de A y B puede expresarse matemáticamente como:

g1(Pa,Va,Vc) = g2(Pb,Vb,Vc)
Lo nos conduce a la siguiente expresión:

f3(Pa,Pb,Va,Vb) = 0
Entonces, llegamos a la conclusión de que las funciones g1 y g2 deben ser de naturaleza tal que se permita la eliminación de la variable termodinámica común Vc. Una posibilidad, que puede demostrarse única, es:
g1 = m1(Pa,Va)n(Vc) + k(Vc)
Asimismo:
g2 = m2(Pb,Vb)n(Vc) + k(Vc)
Una vez canceladas todas las partes que contienen a Vc podemos escribir:
m1(Pa,Va) = m2(Pb,Vb)
Mediante una simple repetición del argumento, tenemos que:
m1(Pa,Va) = m2(Pb,Vb) = m3(Pc,Vc)
Y así sucesivamente para cualquier número de sistemas en equilibrio termodinámico.
Henos demostrado que para todos los sistemas que se hallen en equilibrio termodinámico entre si, existen sendas funciones cuyos valores numéricos son iguales para cada uno de dichos sistemas en equilibrio. Este valor numérico puede ser representado con la letra griega θ y será definido como la temperatura empírica de los sistemas en equilibrio termodinámico.
Así, tenemos que todo equilibrio termodinámico entre dos sistemas es equivalente a un equilibrio térmico de los mismos, es decir, a una igualdad de temperaturas empíricas de estos.


http://es.wikipedia.org/wiki/Termodinámica#Leyes_de_la_Termodin.C3.A1mica