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Aire Comprimido como Vector Energético

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pleirb

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En mi opinión, comprimir el aire es juntar moléculas que tienden a repelerse, como lo pueden hacer dos imanes. Otro caso, la goma elástica, la estiramos y notamos que ofrece cierta resistencia. Por la tanto, veo al aire como un elemento que se resiste a la compresión y para evitarlo trata de salir por algún lado. Supongo que es la propiedad de todo gas. Tanto para estirar una goma como para comprimir aire necesitamos energía para realizar un trabajo en el que se requiere de fuerza. Lo bueno de hacer este gasto energético es que de alguna manera se puede recuperar algo si se precede adecuadamente.
Cambiando de tema, tengo una gran duda sobre algo que se me ocurrió:
Comprimir aire a altas presiones (200 a 300 atmósferas) con un sistema casero que consiste en lo siguiente:
Subir agua a un tanque muy elevado y mediante una válvula inyectar el contenido del tanque en otro tanque hermético. El agua va a ir ocupando el espacio de este tanque hasta que la presión del aire acumulado en dicho tanque sostenga el peso del agua que tiene encima. La pregunta para todos ustedes es: ¿Cómo se lo imaginan esto? ¿Debería se muy grande la instalación de este compresor? ¿La bomba de agua para subir el líquido debe ser muy potente? Se me ocurre que el trabajo de la bomba lo puede hacer un molino de viento. ¿Qué dicen? Apuesto a sus conocimientos de física para resolver este asunto y poder hacer una prueba en la realidad. Si esto es posible, sería un método muy económico para comprimir aire.



La era del aire comprimido se avecina

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mockba

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Tienes ideas... eso es bueno... a veces es un poco dificil hacer realidad las ideas que uno trae en la cabeza...

El problema que yo le veo a lo que dices acerca de combinar agua y aire comprimido, es precisamente el agua, ya que no sé que efecto tendría utilizar agua persurizada con aire al momento de atravesar por una turbina o pistón. Además recuerda que en cada fase que le agreges a una máquina la energía se va transformando en diferentes formas (principalmente movimiento y calor) y por lo tanto habrá pérdidas... Pienso que lo más directo para comprimir aire de manera casera es utilizar directamente el viento para mover el compresor.

Yo estoy pensando en utilizar un diseño de rotor eólico de eje vertical ya que eliminaría los problemas técnicos del seguimiento del viento y que además esos rotores tienen una característica particular que es el hecho de que desarrollan velocidades más bajas pero potencias nominalmente mas altas que los de eje horizontal. Cada giro que el rotor dé, se estará convirtiendo directamente en presión almacenada en el contenedor.

Además, peinso en instalar varios rotores a un compresor cada uno, a su vez todas las salidas de alta presión de los compresores irían al mismo contenedor para multiplicar la rapidez con que se eleve la presión de aire dentro del contenedor.

De cualquier forma, ho lo hemos construido y probado, así que todo lo anterior sólo son especulaciones mías... así que sería algo bueno que estudiaras las posiblidades y trataras de contruirlo para medir su rendimiento energético.

Saludos... y suerte...



La especialización corrompe...

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Bioargentino

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Pleirb:

Si consigues una torre de 3000 metros de alto para sujetar un tanque y 6000 metros de caño a buen precio, entonces puede ser una forma barata de comprimir aire.
Ah! y tambien hay que conseguir una grúa que no cobre mucho por colocar un tanque sobre una torre de 3000 metros de alto.
Y unas lucecitas para los aviones baratas y un permiso para interrumpir alguna ruta aérea, pero salvo eso, lo demás no es tan complicado.

Alb:
Acabas de descubrir otro movil perpetuo: toda la energía gastada por el compresor la usamos como calor, y luego nos sobra energía para hacer un trabajo y como si fuera poco, refrigerar algo.

Si el sistema ya entregó al aire que lo rodea TODA la energía que recibió, de dónde saca para mover algo al descomprimirse?
Obvio: de un rendimiento mayor a 1 = movil perpetuo.

Me parece que te han influido las charlas con Calumet y te estas fumando alguna hierba rara últimamente.

Mockba:
estamos totalmente de acuerdo, claro que se cumplen las verdadreas leyes, y no las que cree ver Alb en sus alucinaciones.

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mockba

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jejeje-... ok, bueno ya bajenle el nivel a los sarcasmos que cada vez nos parecemos más a los candidatos presidenciales de mi país... cada vez más sarcasmos el uno contra el otro y menos ideas y propuestas...

Jejejeje...! Es sólo cuestion de tomar el libro de física y leer un poco y reconocer que talves nos hace falta repasar algunos cálculos de vez en cuando, pero en fín... al final uno siempre se hace las correcciones cuando trata de llevar algo a la realidad, que es cuando uno realmente aprende...

Saludos...



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jprebo

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Quote by pleirb:
Cambiando de tema, tengo una gran duda sobre algo que se me ocurrió:
Comprimir aire a altas presiones (200 a 300 atmósferas) con un sistema casero que consiste en lo siguiente:
Subir agua a un tanque muy elevado y mediante una válvula inyectar el contenido del tanque en otro tanque hermético. El agua va a ir ocupando el espacio de este tanque hasta que la presión del aire acumulado en dicho tanque sostenga el peso del agua que tiene encima. La pregunta para todos ustedes es: ¿Cómo se lo imaginan esto? ¿Debería se muy grande la instalación de este compresor? ¿La bomba de agua para subir el líquido debe ser muy potente? Se me ocurre que el trabajo de la bomba lo puede hacer un molino de viento. ¿Qué dicen? Apuesto a sus conocimientos de física para resolver este asunto y poder hacer una prueba en la realidad. Si esto es posible, sería un método muy económico para comprimir aire.


La base de la idea es viable en la teoria, lo malo, malisimo es que por ejemplo, para tener 100 litros de volumen de aire a una presión de 200 atmosferas por ese sistema, necesitas dos cosas muy dificiles,
- una, un volumen a llenar de agua de 20 M3 mas 0,1 m3 para el almacenaje del aire a 200 atm.
- dos, para que el agua ejerza una presión de 200 atm, necesitas que esté a una altura de 2000 metros en vertical, esto es, una atm por cada 10 metros de columna de agua.
-tres, el volumen de agua que debes subir a esa altura es de los 20 m3 que debes llenar del tanque de aire a comprimir mas el volumen interior de la tuberia en sus 2000 metros de caida en vertical. ¿vives cerca del mulhacen?.

Como ves, aunque en la teoria se prodría, llevarlo a la practica no sale nada rentable y lo de sistema "casero" pues como que no lo veo yo muy apropiado, ¿no?.

Bioargentino, ¿aún despierto?, jejeje. te me has adelantado por muy poco.

Te acabo de leer entero y no creo que necesites esas calificaciones para exponer y explicarte, maxime, cuando Alb, no ha faltado a nadie. ¿no?, aun puedes editar tu mensaje y rectificarlo.


Si usamos una bomba para elevar agua a 1000 metros de altura, el agua en sí misma sigue teniendo la misma energía que antes de subir, lo que hemos hecho es añadirle trabajo que se ha transformado en energía potencial y que podemos recuperar (suponiendo condiciones ideales de rendimiento del 100%).

Desde mi punto de vista, ambos grupos tenemos razón, es como decir que la gasolina no tiene energía por sí misma, lo que si tiene es energía solar almacenada. Bueno, esto se complica cada vez mas, lo dejo.

Un saludo.









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Paulino Cuevas

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Quote by pleirb: En mi opinión, comprimir el aire es juntar moléculas que tienden a repelerse, como lo pueden hacer dos imanes. Otro caso, la goma elástica, la estiramos y notamos que ofrece cierta resistencia. Por la tanto, veo al aire como un elemento que se resiste a la compresión y para evitarlo trata de salir por algún lado. Supongo que es la propiedad de todo gas. Tanto para estirar una goma como para comprimir aire necesitamos energía para realizar un trabajo en el que se requiere de fuerza. Lo bueno de hacer este gasto energético es que de alguna manera se puede recuperar algo si se precede adecuadamente.
Cambiando de tema, tengo una gran duda sobre algo que se me ocurrió:
Comprimir aire a altas presiones (200 a 300 atmósferas) con un sistema casero que consiste en lo siguiente:
Subir agua a un tanque muy elevado y mediante una válvula inyectar el contenido del tanque en otro tanque hermético. El agua va a ir ocupando el espacio de este tanque hasta que la presión del aire acumulado en dicho tanque sostenga el peso del agua que tiene encima. La pregunta para todos ustedes es: ¿Cómo se lo imaginan esto? ¿Debería se muy grande la instalación de este compresor? ¿La bomba de agua para subir el líquido debe ser muy potente? Se me ocurre que el trabajo de la bomba lo puede hacer un molino de viento. ¿Qué dicen? Apuesto a sus conocimientos de física para resolver este asunto y poder hacer una prueba en la realidad. Si esto es posible, sería un método muy económico para comprimir aire.

Para llegar a la presión final (300Kg/cm2) necesitas una columna de agua de 3000Mtrs.Te resulta mucho mas economico comprimir directamente con un compresor.Existe el metodo de los eyectores hidraulicos,pero con rendimientos del 10%

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pleirb

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Bioargentino y jprebo, les doy la razón. Me he puesto a estudiar un poco y he llegado a una fórmula:
Presión en Pascal= Presión atmosférica en Pascal + (Densidad del Agua x Gravedad x Altura del caño)
Entonces si esta fórmula es correcta (ustedes me dirán porque quiero aprender) para los 2000 metros de altura en caño y los 4000 metros de caño que voy a necesitar, quedaría: P=101325 + (1000 x 9,81 x 2000) = 19721325 Pa. Es decir: 194,6 Atmósferas. Y quizás menos porque la presión del aire sobre la montaña es menor.
Por favor díganme si estoy en lo correcto. Si es así solo sería viable para las montañas y para cuando llueve encima de ellas. Ahora, la carga sería muy veloz si se pudiera disponer de toda esa agua a tiempo ¿No?
Ojo, no estoy defendiendo mi teoría ya que en la práctica veo que se pone complicado.



La era del aire comprimido se avecina

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Alb

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Pleirb.
Curioso invento, pero no es nada nuevo. De hecho, fue el primer mecanismo que se empleo para comprimir aire hace casi 2000 años por Heron de Alejandria.

Te recomiendo el libro ¡enlace erróneo! donde emplea agua para comprimir aire para hacer sonar trompetas y fabricar pajaros artificiales.

Bioargentino
No acabo de descubir este movil perpetuo de 2ºEspecie, es un ejemplo clasico, que puede resultar util para entender como funcionan las maquinas termicas.

Evidentemente el sistema que describi contiene un error, espero que cuando intenteis descubir el error entendais algo mejor como funciona la compresion y descompresion de los gases y como evoluciona la energia interna.

Esta claro que como profesor son un negado. Se que la TD puede ser dificil de explicar y comprender, pero el el 1er principio de la TD es realmente sencillo. La formula DU= Q-W, no puede ser mas simple e intuitiva de entender. La variación de la energia interna del sistema es igual a calor que entra menos el trabajo que aporta.

Como ya no se como explicar la teoria, intentare que lo veais con un ejercicio practico:

Tenemos un compresor de 1Kw que comprime el aire desde 1atm y 25ºC hasta 10atm y 25ºC. El compresor esta refrigerado con agua que entra a 10ºC y se calienta hasta 20ºC. ¿Que caudal de agua consumirá el sistema?
¿Cual cantidad de calor ha cedido el compresor a la corriente de agua?
¿Que variación de energia interna ha experimentado el gas?
¿Ha empleado en la resolución del problema leyes verdaderas o alucinaciones?

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Alb

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En mi opinión, comprimir el aire es juntar moléculas que tienden a repelerse, como lo pueden hacer dos imanes.
Pleirb, no funciona asi. Las particulas de los gases no se repelen(salvo a muy elevadas presiones, donde las particulas se encuentran muy proximas entre si). La presión que ejerce el gas no es debido fuerzas de repulsion entre las particulas, sino a los choques de las particulas. Es lo que se denomina Teoria cinetica. La energía del gas viene dada por la energia cinetica de las particulas que lo componen y esta velocidad solo depende de la temperatura.

Si metes mas particulas en el tanque aumenta el numero de choques y con ello aumenta la presion. Pero si la temperatura es la misma la velocidad media de las particulas sera la misma por tanto su energia cinetica sera la misma que la que tenia fuera del tanque.Esto se entiende muy bien con el siguiente simulador que he encontrado en esta web.

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Miguel

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Yo ni de coña llego al nivel que estáis hablando los expertos en física, pero una cosa no me la quita nadie... ¡ni Alb! jajaja... Y es de sentido común:

Un aire que ha sido comprimido nos devuelve un trabajo, si tenemos un motor que se mueva con aire comprimido. Vamos, son "fabes contades", como decimos por aquí. O un acordeón, pa entendernos, o el motor de vapor también, vease como símil.

Que haya pérdidas en calor, que sea más o menos eficiente, lo que se quiera es debatible, pero lo que sí que esta claro es que el aire comprimido conlleva algún tipo de energía acumulada. Y nos devuelve un rendimiento.

Así que a comprimir aire amigos, que se acaba el mundo jajaja

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Alb

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Miguel, el aire comprimido tiene la capacidad de poder producir trabajo.

Pero no acumula energia, la energia que tiene el aire dentro del tanque es exactamente la misma que la que tienen fuera del tanque.

Resumiendo: Nos cuesta trabajo comprimir el aire, podemos obtener trabajo expandiendo el aire comprimido, pero el aire comprimido no almacena energía.

De manera coloquial, se puede decir que el tanque de aire almacena energía, ya que metes y sacas energia del mismo. Pero de manera rigurosa no es correcto, ya que la energia interna del gas solo depende de la temperatura.


Afirmas
Pero lo que sí que esta claro es que el aire comprimido conlleva algún tipo de energía acumulada


¿Como se almacena la energía dentro del aire?

En la gasolina la energía se almacena en sus enlaces quimicos.
En las baterias se almacena en los enlaces quimicos de los reactivos.
En un condensador la energia se almacena en las particulas cargadas electricamente situadas dentro de un campo electrico.
Un tanque de agua situado a cierta altura almacena energia en forma de energia potencial(Por estar situada una masa dentro de un campo gravitatorio)
Un volante de inercia almacena energia cinetica.
En un muelle o una goma acumula energia en las deformacion del material.
Los mal llamados acumuladores de calor(deberian llamar acumuladores de energia termica), almacenan energia en la vibraciones y rotaciones de las particulas que lo forman.

¿Que tipo de energia almacena el aire comprimido?
No es energia quimica, ya que no hay reacción
No es energia electrica ya que no hay particulas cargadas.
No es energia potencial gravitatorio, ya que no se eleva el aire a ninguna altura.
No es energia cinetica, ya que el aire se encuentra relativamente quieto dentro del tanque.
No es energia "Elastica" ya que un gas no se puede deformar.

La unica energia que almacena un gas(que no sufra reacciones quimicas) es en forma de energia termica debida al movimiento de sus particulas, Translacion, rotacion y vibracion.
Por tanto solo depende de la temperatura:

Si el tanque esta en equilibrio termico con el exterior, tendra la misma energia que el aire exterior, y por tanto no acumula nada.

Quienes afirman que el aire comprimido almacena energía deberia explicar, como y donde se almacena dicha energía.


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mig

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Claro, claro, Alb. El aire no tiene en su interior la energía que luego vamos a usar. Es un problema semántico. Es de cajón. Pero si se ha comprimido, tenderá si le dejan, a descomprimirse y ponerse en equilibrio con el medio y ahí usarse para producir un movimiento.
A mí me pasa lo que a Miguel: este lenguaje me desborda. Pero entiendo someramente a unos y otros.
Hay planteamientos que no entenderé nunca como la idea que sea el huevo el que calienta la gallina…(todo un koan asiático) pero por lo demás me parece que podéis llegar a un acuerdo y pasar al tema principal del aire comprimido y su problema de seguridad en el almacenamiento.

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manu

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Alb: Estoy totalmente de acuerdo contigo en tus razonamientos. De hecho todo esto ya se discutio hace tiempo en un hilo similar a este.
Plerib, Paulino cuevas Dr. Morgenes, estais completamente confundidos.

Una cierta cantidad de gas contiene la misma energía interna a 1 atmósfera que a 300, siempre que esté a la misma temperatura.
Esto es lo que la gente no acaba de entender porque el aire a 300 atmósferas "empuja" con más fuerza un pistón. Aparentemente tiene más capacidad de realizar un trabajo y por lo tanto más energía.

Pues bien, un sencillo experimento mental de lo más tonto sirve para dar al traste con esa idea:

Tenemos aire a 1 atmósfera dentro de un cilindro con un pistón. En esas condiciones el aire sera incapaz de mover el pistón. Diríamos que tiene poca "energía almacenada". Ahora cogemos el cilindro y lo metemos en una habitación donde se ha hecho el vacío. Como por arte de magia el aire moverá el pistón. ¿Es que ahora el aire contiene más energía que antes?. ¿De donde ha salido?.
La energía y la fuerza son dos cosas completamente diferentes

La única forma de introducir energía REAL en un gas es aumentando su temperatura (su energía interna).

Es cierto que cuando se mete aire en un depósito, dicho depósito contendrá más energía interna cuanto más aire haya. Eso es de perogrullo puesto que hay más moléculas. Pero esa NO ES LA CAUSA de que el aire tenga más capacidad para realizar trabajo. Y desmonto esta idea con otro razonamiento tonto:

Tenemos un depósito en el que metemos 10 kilos de aire comprimiendolo a dos atmósferas. Algunos dirán que el trabajo realizado por el compresor esta ahora "almacenado" en el aire comprimido en forma de energía interna de manera que esta será capaz de devolver trabajo al descomprimirse. Pues bien, yo pongo al lado otro depósito el doble de grande con otros 10 kilos de aire que por tanto estará a una atmósfera, siendo incapaz de realizar trabajo. Sin embargo AMBOS DEPÓSITOS TIENEN LA MISMA ENERGÍA INTERNA. ah, magia potagia.

Entonces ¿donde diablos ha ido a parar la energía suministrada por el compresor? pues muy fácil en un primer momento a calentar el aire que comprime con el piston en cada ciclo (compresiones cortas y rápidas y por tanto adiabáticas), es decir a aumentar la energia interna del gas. SI DR MORGENES A CALENTAR EL AIRE. Y una vez en el depósito su temperatura irá bajando hasta la ambiental, es decir, el aire caliente cederá su energía interna al ambiente lentamente hasta llegar al equilibrio. Así que al final el trabajo del compresor acaba en el aire ambiental en forma de energía térmica.

Hay que darse cuenta de que una cosa es que un gas haga más o menos fuerza y otra muy distinta que tenga más o menos energía.

Para razonar todo esto solo hay que tener dos ideas claras:

-La energía ni se crea ni se destruye.
-La energía interna de un gas, dejando a parte la química, es debida al movimiento de sus moléculas.
-La fuerza que un gas ejerce es debida al choque de esas moléculas contra las paredes de su contorno: Cuanto más rápidas más fuerza ejercen. Cuantas más moléculas, mayor número de choques y más fuerza ejercen.

Si se tienen bien claras y bien "mascadas" estas ideas y lo que implican, se puede razonar de forma sencilla cualquier cosa sobre los gases por complicada que parezca.

Alb escribió:
¿Que tipo de energia almacena el aire comprimido?
.......
No es energia cinetica, ya que el aire se encuentra relativamente quieto dentro del tanque.

La unica energia que almacena un gas(que no sufra reacciones quimicas) es en forma de energia termica debida al movimiento de sus particulas, Translacion, rotacion y vibracion.
Por tanto solo depende de la temperatura:


Alb ahí no estoy de acuerdo contigo, puesto que la energía térmica de un gas es, de hecho, la suma de las enegías cinéticas de sus moléculas. Supongo que te refieres a que los movimientos son aleatorios y en conjunto no van en una dirección preferente.

A ver si lo explicado contribuye a aclarar un poco el asunto.

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mockba

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Todos estamos de acuerdo que si se inyecta aire a unas 250atm dentro de un contenedor y despues se abre la válvula de escape el aire saldrá disparado a causa de la despresiruzación...

La potencia con la que se despresurice el aire, es decir, el trabajo que pueda realizar si hacemos pasar al aire en despresurización a través de un mecanismo para convertir ese efecto en movimiento depende directamente del la diferencia de potencial traducido a diferencia de presiones... pero como dice Alb, todo tiene que estar ligado a la temperaura y es dependiente totalmente de esto.

La temperatura al estar ligada directamente proporcional a la presión es otra de las magnitudes físicas que podemos alterar para incrementar la presión dentro del contenedor aunque dejemos de ingresar aire al contenedor a través de un compresor. En otras palabras la energía potencial del aire presurizado aumenta si aumentamos por cualquier medio la diferencia de potencial (en este caso la diferencia de presiones entre el ambiente y el interior del contenedor presiruzado).

Podemos aumentar la energía potencial del sistema ingresando más aire al contenedor o aumentando la temperatura del aire en el contenedor... En el mejor de los casos ingresar más aire y mas temperatura al contenedor...

Saludos...





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mockba

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Sigue siendo lo mismo, poner un tanque presiruzado con aire al vacio aumenta la energía potencial del aire conenido aumentando la diferencia de potencial, porque la presión dentro del tanque seguirá siendo la misma, pero al haber menor presión en el exterior la diferencia de presiones será mayor y al dejar escapar el aire presurizado a este ambiente, este podría realizar un mayor trabajo. Manu está en lo correcto... ya que de cualquier forma todo esto se tendría que llevar a una temperatura constante... si la temperatura cambia constantemente, las condiciones de presión tambien... al vacio o bajo cualquier atmósfera...

Saludos...



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mockba

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Hasta luego, voy a acompañar a mi hermano que va a votar...
Saludos...



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Dr. Morgenes

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Quote by Alb: Paulino no compliques las cosas que son bien sencillas. El aire durante la compresion/ expansion no sufre reacciones quimicas asi que no tiene sentido tener en cuenta "Potenciales quimicos". De todas formas estos ya estan incluidos dentro de la energía interna.

Es completamente irrelevante la forma en la que se comprima el aire, la energia interna es una funcion de estado, lo que significa que solo depende del estado final del sistema y no de la historia del mismo.

Morgenes:
No te das cuenta que has dicho una burrada tremenda, al decir que todo el trabajo del compresor se usa en calentar el gas?


Yo no he dicho esto, ya que es incorrecto. Lo que digo es que todo el trabajo aportado por el compresor, se disipa en forma de calor hasta alcanzar el equilibrio térmico con el ambiente.
(Aunque me temo que no entenderas la diferencia)

¿Quieres hacer un balance entre dos puntos?
Muy bien, nada mas sencillo.
Punto1: Exterior del tanque T1=25ºC
Punto2: Interior del tanque T2= 25ºC

Me da igual las presiones y volumenes del gas en los dos estados, resulta irrelevante.

La energía interna en el que no hay reacciones quimicas ni nucleares solo depende de las temperatura.
Como T1-T2=0 => DU=0

El 1er principio de la TD dice:

DU=Q-W

Luego: 0=Q-W => Q=W

Todo el trabajo aportado para comprimir el gas se disipa en forma de calor.

1kg de aire a 1 atm y 25ºC tiene exactamente la misma energia que 1kg de aire a 10 atm y 25ºC.


Es que nadie te discute que la energía interna U sea la misma, porque no depende más que de la temperatura. Pero en un balance de energía entran más sumando en juego a parte de la energía interna U. Vamos que solo ves lo que quieres.

Ah, en el mundo real no existe la comprensión isoterma y reversible. Por comentarlo......

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manu

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Mokba: Si miras el aplet que ha puesto alb veras que un gas solo son particulas que se mueven y chocan al azar. En realidad no hay energía potencial por ningún lado. Ya se que el aire se pone en movimiento cuando hay una diferencia de presiones y que la inclinación natural, en principio es a pensar que hay una diferencia de potencial, por analogía a un electron que se mueve por una diferecia de potencial eléctrico.

Existe el potencial eléctrico, el gravitatorio, el nuclear fuerte y el nuclear débil. Solo esos cuatro campos se conocen en la naturaleza. Luego hay otros potenciales como el elástico o el químico que no son más que formas de potencial eléctrico. No existe una energía potencial de presión de un gas.

No obstante, llegar a esta conclusión, como he dicho antes, cuesta mucho tiempo, y es difícil desembarazarse de la idea de energía potencial ligada a la presión. Quizá sí podríamos hablar de trabajo útil potencial, como concepto "para andar por casa", pero nada de energía.

Un saludo


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Dr. Morgenes

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La entalpia tiene unidades de energía, entendido?

La entalpia es la suma de la energía interna, (dependiente solo de la temperatura) y del producto de la presión por el volumen de acuerdo?

Pues bien al comprimir el aire variamos su entalpia. Punto, no hay más que hablar, no os perdais en disquisiciones sobre la "energía interna". A nadie se le ocurre ponerse a hablar de la energía interna de una rueda que gira, que la tiene. Hablamos de la energía cinética, potencial o lo que corresponda.

No creo que sea tan dificil de entender. El trabajo del compresor se emplea en variar la entalpia del gas, ni más ni menos. Aunque el rendimiento no es del 100%, y hay perdidas luego se desprende calor al ambiente hasta hallarse el equilibrio térmico. Pero la entalpia del gas dentro del contendor y fuera de el no es la misma. Más claro agua

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manu

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Mensajes: 64
Bien Dr. Morgenes. Empleando tu lenguaje tajante:

Una cantidad de aire ,comprimido o no, siempre tiene la misma entalpía si tiene la misma temperatura, porque P*V también es el mismo, esté dentro de un contenedor o fuera sin comprimir.

"Punto, no hay más que hablar"

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telecomunista

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Totalmente de acuerdo contigo Dr.Morgenes.
Capacidad de producir trabajo = energía.
Los que defienden que el aire comprimido no almacena energía entran en contradicción cuando le ponen el apellido de interna.

No es el aire en si el que almacena la energía sino su DIFERENCIA de estado con el aire del exterior , de ahí que se diga COMPRIMIDO.

El funcionamiento es totalmente análogo al de los tanques de agua a DIFERENTE altura.

Entre ellos se produce una diferencia de presión capaz de producir trabajo debido a que hay una columna de agua más grande a un lado que al otro del punto de unión (el punto a menor altura).

Entre dos tanques de aire a diferente presión separados por un pistón también hay energía almacenada (capacidad de producir trabajo) por el simple hecho de que hay más partículas golpeando por UNIDAD DE TIEMPO sobre la superficie del pistón en el lado de alta presión que en el de baja presión aunque la energia desprendida en cada uno de los choques (lo cual depende de lo que llamáis energía interna) sea la misma en los dos tanques.

En cuanto a lo del huevo y la gallina sólo decir que es evidente que es la gallina la que calienta al huevo puesto que el huevo no tiene capacidad de producir calor por si mismo. Me siento perogrullo.

Lo mismo pasa con las mantas de la cama. Nuestro cuerpo es el que las calienta, ellas sólo impiden que ese calor se pierda aislándonos del exterior y así disminuye la potencia que tenemos que gastar para mantener una determinada temperatura.
¿Sabéis lo de que un muñeco de nieve vestido aguanta más tiempo que uno sin vestir?



Sólo una economía priorizada podrá amortiguar el golpe y crear un sistema sostenible.

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petro

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De termodinamica voy justito, pero yo creo que el trabajo realizado por el aire al descomprimirse sale de la perdida de grados de temperatura de ese aire. Menos trabajo que al comprimirse, logicamente, por ser los rendimientos menores que 1.

saludos

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mockba

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La energía potencial es un concepto compuesto...
Primero hay que entender que es energía y luego hay que entender porque el uso de la palabra potencial...

Citado por manu:
Quizá sí podríamos hablar de trabajo útil potencial, como concepto "para andar por casa", pero nada de energía.


Si no mal recuerdo y tomando un libro de física lo confirmo, la definisión de energía es: "La capacidad de realizar un trabajo" y el ritmo al cual se lleva a cabo ese trabajo se define como potencia...

Otra manera de definir trabajo puede ser:
Trabajo = Fuerza x distancia... Trabajo útil potencial que tú mencionas es energía potencial... Si tienes una energía potencial, estas hablando de que existe la capacidad de realizar trabajo y si puedes realizar trabajo, puedes medir su potencia.

El aire confinado en un contenedor a alta presión es sólo un ejemplo más de los miles de millones que podría haber en el universo de energía potencial (Le energía potencial es un concepto).

La definisión literal del energía potencial que encuentro en este libro dice: "La energía que un sistema posee en virtud de su posición o condiciones recibe el nombre de energía potenicial."

Ahora, en el ejemplo de la energía potencial más común que hay en los textos de física, que es el de elevar una masa y dejarla caer, el factor que se toma como "diferencia de potencial" es la altura a la que se eleva esa masa. Mientras más lato se eleve la masa mayor energía potencial gravitatoria se tiene el sistema y por lo tanto al dejar caer la masa, mayor trabajo será capaz de realizar.

Igual sucede con la presión dentro de un contenedor. La diferencia de potencial en este sistema es la presión que el aire alcance dentro del contenedor, ya que teniendo mayor presión se tiene una mayor "energía potencial"... es decir, una mayor capacidad de realizar trabajo... y que conste que esta vez usé las definisiones de un libro y no como las recordaba... llego a la misma conclusión...

La energía potencial no está almacenada en el aire o en el tanque o en alguna pieza por separado, sino que está regida por las condiciones y/o posiciones que el sistema tenga en ese momento... Como se alteren las condiciones y/o posiciones del sistema de manera ventajosa o desventajosa es otra cosa muy distinta...

Saludos...



La especialización corrompe...

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mockba

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Petro en cuanto a lo que mencionas de que el trabajo sale del calor del aire en descompresión tienes toda la razón, es por eso que recalentar el aire antes de descomprimirlo es una técnica industrial que se utiliza en muchos sistemas...

Saludos...



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Alb

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Manu me alegra de me ver alguien conoce el tema, me sentia realmente frustrado al no conseguir hacerme entender en una cuestion tan simple.
Muy buena tu explicación.

Sobre la energia cinetica, me referia a que el aire desde un punto de vista macroscopico, no a la energía cinetica de las particulas que lo constituyen.

mockba, manu te ha dado la explicacion correcta, no exite la energia potencial debida a la presión.

Dr. Morgenes

Es cierto que hay otras energías que no se incluyen en la energia interna. Por ejemplo no incluye la energia cinetica desde el punto de vista macroscopico, es decir que si montamos el tanque en un camion que circula a 100km/h, aumentará la energía del aire pero no su energia interna.
Tampoco incluye la energia relativista derivada de su masa segun la expresion E=mc^2.

Pero ninguna de las energías no incluidas afectan a la variacion de presión.¿Que tipo de energía no esta incluida en el energia interna y consideras que deberia estarlo? ¿La energia potencial de presion? Esta no esta incluida por la sencilla de que no existe.

Claro que la entalpia es una energía ¿Y que?
Hay otras muchas funciones de estado que tambien son energias por ejemplo:
Energia libre de Helmholtz A(T,V) = U − TS
Energia libre de Gibbs G(T,P) = U + PV − TS

Telecomunista
El trabajo no es la capacidad de producir energía. Hay energia que no es capaz de producir trabajo.

No es analogo a los tanques se agua. La energía de los tanques de agua viene dada por la energia potencial debia al incremento de altura. En los tanque de aire no hay una energia potencial.


Os doy la solucción al problema del Huevo.
El problema parte de que en el lenguaje coloquial designamos con el verbo calentar al dos procesos diferentes:
*Aportar calor.
*Aumentar la temperatura.

Son procesos diferentes, por ejemplo si comprimimos adiabaticamente un gas, este aumenta su temperatura, pero no le hemos aportado calor(ya que es adiabatico)

Si tenemos agua en ebullición estamos aportando calor, pero no aumenta su temperatura.

La gallina "mantiene calientes" los huevos, esto significa que les mantiene a la temperatura adecuada, pero no que les aporte calor.
En el metabolismo de embrión, como en cualquier ser vivo se desprende calor, que se cederá al exterior(la gallina). Que el huevo absorva calor del exterior y lo emplee para desarrollarse equivaldria a que un motor absorviera calor del radiador y generase gasolina. Implicaria un la disminucion de la entropia, algo que prohibe el 2ºprincipio de la TD.





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Alb

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mocka

Te remito al simulador que colge mas arriba. Las moleculas que forman en aire no poseen mas o menos energia "en virtud de u posición" luego no poseen energía potencial. Su energía solo proviene de la velocidad con que se mueven. Aunque las particulas esten mas apretadas tienen la misma energia cinetica ya que se mueven a la misma velocidad.

Si las moleculas estubiera unidas mediante muelles, entonces si se podria considerar que existe un potencial debido a la presión, ya que entonces si dependerian de la posicion en las que esten. Las particulas mas apretadas tendrian mas energia debida a la compresión de los muelles.

Como no hay interacciones entre la particulas del gas, no hay energía potencial.

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manu

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Estoy de acuerdo en todo salvo en estos párrafos:

Quote by telecomunista:
No es el aire en si el que almacena la energía sino su DIFERENCIA de estado con el aire del exterior , de ahí que se diga COMPRIMIDO.

..............................

Entre dos tanques de aire a diferente presión separados por un pistón también hay energía almacenada (capacidad de producir trabajo)


En estas palabras se resume el objeto de la discordia.
La energía no puede residir en una "diferencia". tiene que tener asiento en un material concreto (el gas interior o exterior) o en un campo (que no es el caso). En este caso la única materia es el aire y sabemos que uno no tiene más energía que otro.

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jprebo

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Me duele la cabeza, aver.

Vayamonos a visitar al señor atomo de helio (por ejemplo), ¿por qué se repelen los atomos de un gas?, los electrones de la orbita exterior repelen a los electrones de los otros atomos por tener la misma carga magnetica, si les obligamos a estar mas juntitos a estos atomos, la fricción entre ellos se incrementa, transmitiendo la energía generada por dicha fricción a traves de los elementos que le obligan a estar mas juntitos, es decir, como dicha fricción no es otra cosa que calor, la transmisión de calor la hará por conducción, convección y radiación, hasta que dicha transmisión se equilibre en temperatura con el entorno, en ese momento, la energía de los atomos del señor helio, tendrán la misma energía que antes de que lo comprimieramos y les obligaramos a estar tan juntitos, es decir, vibraran igual que antes de comprimirse, pero nos estamos olvidando de una energía, la magnetica entre atomos, esa es la que realmente hemos incrementado, es decir, su fuerza de repulsión entre atomos, se ha incrementado.

F=(M+m)/D2

Es decir, que la fuerza con la que se repelen los atomos, es igual a la suma de sus fuerzas de repulsión dibidido por el cuadrado de la distancia que les separa.

Un ejemplo:
El camarote de los hermanos marx, cambiar atomos por personas, o personas por atomos, la energía es la misma antes de entrar en el camarote que cuando estaban dentro, pero todos buscan crear un espacio para moverse mas comodamente, por eso cuando la puerta (valvula) se abrió, salieron todos disparados.(las personas que estaban apretadas en el camarote y los atomos del señor helio que estaban apretados en el tanque).

Miguel:
energía aprovechable, tanque 1 lleno menos tanque 2 a presión de trabajo, es decir, mucha energía, rendimiento de dicha energía depende del sistema empleado. Una bomba de bicicleta, daria un rendimiento del 3,3%, lo que en realidad se quedaria en un 1,6 %. pero hay sistemas con rendimientos del 40%.


Me voy a la cama, estoy harto de la energía termica ambiental de la fundición para producir chorros de sudor por mi frente, hasta mas leer.

Un saludo.









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Paulino Cuevas

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Esta discusión esta viciada en origen.Cuando al principio se establece la discusión,esta estaba relacionada unica y exclusivamente con la presión de un recipiente y su energia, y ademas con la capacidad que el gas contenido en dicho recipiente tenia para realizar trabajo.Y en todo esto todo el mundo tiene su parte de razón.Alb "coge" a las moleculas una a una del recipiente,las observa y comprueba que estas tienen la misma energia que las que estan fuera a la misma temperatura.Todos pendientes de la energia,nadie tiene en cuenta la presión que esta relacionada con el volumen y la densidad de energia;P=2U/3V para un gas de particulas libres no relativistas,donde U es la energia media térmica del sistema.Por lo tanto es válido decir que un recipiente que contiene un gas a una determinada presión(aire) tiene una densidad de energia mayor que otro recipiente a una presión menor.Creo de esta modo satisfacer Salomonicamente a todos.

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manu

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Quote by jprebo:
...... pero nos estamos olvidando de una energía, la magnetica entre atomos, esa es la que realmente hemos incrementado, es decir, su fuerza de repulsión entre atomos, se ha incrementado.

F=(M+m)/D2

Es decir, que la fuerza con la que se repelen los atomos, es igual a la suma de sus fuerzas de repulsión dibidido por el cuadrado de la distancia que les separa.



jprebo:

Esos átomos están muy alejados entre sí, fuera del alcance de la ley de Coulomb, salvo en los choques entre ellos donde ganan y vuelven a perder energía instantaneamente, siendo el balance 0.

Solo quiero poner un par de esquemas para explicar lo que digo porque una imagen vale más que 1000 palabras.




El trabajo del compresor se convierte en calor ambiental al final del proceso. El aire que se comprime es un mero intermediario, ni gana ni pierde energía ni entalpía neta y así se queda en el depósito.




El calor ambiental se convierte de nuevo en trabajo (en realidad ambos en menor cantidad debido a la segunda ley). El aire comprimido sigue siendo un mero intermediario de ese intercambio y ni gana ni pierde.

En fin supongo que, como tu dices, Paulino, seguir profundizando en esta polémica no tiene mucho sentido, de manera que por mi parte también la doy por zanjada.

Un saludo

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Miguel

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Buff, de nuevo hilais muy fino, no os sigo, pero, en mi ignorancia, sigo viendo el aire comprimido como algo que ha acumulado energía (o como se llame) cuan muelle que se tensa y luego se recupera esa fuerza al destensarlo, con sus correspondientes pérdidas.

Supongo tambien que Alb tiene razón, aunque parece más un asunto semántico, como álguien ha dicho. Osea, que 1.000 m3 de agua que hayamos subido a 1.000 metros de altura no significa que ese agua tenga ningún tipo de energía intrínseca, pero si que tiene una energia potencial si tenemos una presa que luego puede aprovechar esa caida de agua hasta el nivel del mar y generar, por ejemplo, electricidad.

Y como lo de la temperatura parece ser tan importante, incluyo algunos graficos que quizá puedan aportar datos de interés a álguien. Están aqui, con sus fórmulas para quien las entienda:

¡enlace erróneo!





Saludos a todos.

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Dr. Morgenes

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Quote by manu: Bien Dr. Morgenes. Empleando tu lenguaje tajante:

Una cantidad de aire ,comprimido o no, siempre tiene la misma entalpía si tiene la misma temperatura, porque P*V también es el mismo, esté dentro de un contenedor o fuera sin comprimir.

"Punto, no hay más que hablar"


Te equivocas de medio a medio. En un contenedor el volumen viene dado por el contenedor. Y si comprimes el aire para meterlo, tendrás que la presión en el interior es mayor. Mientras que en un mismo volumen en el exterior tienes unapresión distinta, luego la entalpia es diferente.

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Dr. Morgenes

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Identificado: 21/03/2006
Mensajes: 445
A ver si os enterais de una vez, que veo demasiado entendido en termodinamica de tres al cuarto.

Los balances de energía en los procesos termodinamicos industriales se hacen con la entalpia. Mirad todas las formulas que querais para compresores, turbinas de vapor, gas etc....así que eso de entalpia y que son ganas de no caerse del burro y tener razón a toda costa.

En fin, el mundo se cae abajo y hay gente que no se por que oscuros motivos siempre intenta desvirtuar los hilos

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manu

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¿Así que soy un entendido de tres al cuarto Dr. Morgenes?

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Alb

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De todos los temas se aprende algo y yo acabo de aprencer que mi paciencia tiene un limite.

Paso de seguir perdiendo en tiempo en explicar algo a quien no quiere entenderlo y se dedica a insultar.

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telecomunista

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La capacidad de producir trabajo => energía. ¿Sí o sí?
=>
Quien tiene capacidad de producir trabajo tiene necesariamente energía.
=>
Quien almacena capacidad de producir trabajo almacena energía.

El sistema que nos ocupa almacena capacidad de producir trabajo
=> el sistema que nos ocupa ALMACENA ENERGÍA.

Esto es lógica elemental.



Sólo una economía priorizada podrá amortiguar el golpe y crear un sistema sostenible.

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Miguel

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Mensajes: 442
Gracias telecomunista, comenzaba a creer que era un total inepto por no entender lo que dice Alb. Y comparto con él que los "insultillos" o simplemente alusiones a la incapacidad de los otros foreros no llevan a nada bueno y se deben evitar. Como el mismo admin decia hace poco en un post, no es obligado ser científico para debatir en un foro como este, los que no lo somos también podemos tener criterios o opiniones válidas en la multitud de temas periféricos a la crisis energética que se debaten aquí.

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mockba

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Claro, Telecomunista, tanto tu y tanto Miguel estan en lo correcto, se puede corroborar simplemente en un libro de física básica... JEJEJ! ya lo hice... claro que el sistema de aire comprimido almacena energía... Que si lo almacena el aire, o que si lo almacena la resistencia del tanque... eso es irrelevante... el sistema al generar una diferencia de potencial gracias a las condiciones de alguno de sus parámetros termodinámicos, este sistema es capaz de realizar trabajo, lo cual significa que almacena energía...



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jprebo

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Localización:http://www.editorialquadrivium.es/
Algunos, no nos dedicamos a las insinuaciones sobre CI de los tertulios, nos interesa entender puntos de vista, formas de entendimiento de todas las posibilidades de un mismo concepto.

Por supuesto que no niego que Alb tenga razón, pero hay que saber primero a qué se refiere exactamente, dado que la energía basada solo en la temperatura, no es la unica energía como muy bien expuso Alb antes.

-Energía termica, potencial, cinetica, quimica, etc...

Coclusiones:
Cuando Alb expone la formula de T1-T2=0 para un tanque en equilibrio termico con el exterior para apoyar su afirmación que la energía del aire que hay dentro del tanque=0, está empleando una formula para maquinas termicas. Bien, como maquina termica, queda demostrado que, la energía acumulada en el tanque es 0.

La energía termica de 1000 litros de agua a 1000 metros de altura tambien es cero.

Como toda materia busca encontrar un estado de equilibrio, el hecho de introducir mas masa de aire en un mismo espacio, crea un diferencial de potencial que se mide en presión (Kg/cm2-Gr/m2-pascales, atm, bares o como se quiera), o sea, energía potencial al igual que el agua elevada.

La formula de T1-T2=0 => DU=0 por tanto DU=Q-w=0 es correcta como maquina termica, pero no lo es como maquina acumuladora de energía potencial dado que hemos aplicado una energía en el compresor para comprimir, por lo tanto si aplicamos 1000w al compresor, queda que 1000w=Q perdido durante la compresión + (y no -) w (potencia) que quedan dentro del tanque, como al expandirse el gas, este se enfria, vuelve a recuperar la Q que había expulsado al exterior, por eso, un tanque a presión, contiene la energía que le hemos suministrado al compresor menos la que ha perdido en el ambiente en forma de calor. por lo tanto DU= W-(Q+w)=0
DU= diferencia de energía
W= energía aplicada al compresor en forma de potencia
Q= calor desprendido por diferencia termica con el medio ambiente hasta su equilibrio termico
w= potencia almacenada en el interior en forma de energia potencial.

Y no hay mas vuelta de hoja, la energía que hemos gastado no desaparece dado que la energía ni se crea ni se destruye, por eso, guste o no guste, el tanque a presión contiene energía "potencial".

Acepto que el huevo produzca calor, como ser vivo, pero me niego a pensar que produce mas que la gallina y esta le quite calor al huevo (le bastaría con levantarse para que el aire lo refrigerara), solo se dedica a mantenerlo para que el desgaste de energia del huevo no sea tan elevado dado que debe aguantar muchos dias antes de eclosionar.

Para mí, ya ha quedado muy claro el tema, hasta mas leer.

Un saludo.









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manu

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Alb, dejando la polémica a parte, quiero abundar un poco más en el tema.
Fíjate que en una compresión isoterma reversible (obviando pérdidas) la entalpía del aire no aumenta: H=0 pero su entropía disminuye al ceder calor al entorno: Q menor que 0 y S = Q/T menor que 0 ; por lo que su energía libre de Gibbs aumenta: G = H-TS = 0-Q mayor que 0.
En la descompresión ocurre lo contrario, su entropía aumenta y su energía libre disminuye: S mayor que 0 y G menor que 0. Esto lleva a darse cuenta de hasta que punto entalpía y energía libre son conceptos operativos: con ellos sabemos cuanto calor se transformara en energía útil o viceversa, dependiendo del signo de G (La compresión no es espontanea, la descompresión sí), utilizando el gas como intermediario. Pero a la vez hay que darse cuenta de lo artificiales que son dichos conceptos, ya que esa energía libre no tiene existencia real, solo significa la cantidad de energía que es POSIBLE transformar de un tipo a otro y en qué sentido lo hará. ¿No te parece?. Por último, ya que estoy en plan muy filosófico (quizá debido a la cervecilla que me estoy tomando) se trata de conceptos muy elegantes que hacen darse cuenta de la increible capacidad de sintesis de los termodinámicos del siglo XIX.

Y es que ellos vieron el bosque sin dejarse confundir por los árboles.Un Saludo.

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