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Aire Comprimido como Vector Energético

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Alb

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jprebo, Miguel afirmais que el gas comprimido tiene energia potencial debido a la diferencias de presiones.

Repasemos los fundamentos de la energia potencial. Esta implica la existencia de diferentes niveles energeticos, que dependen de la posición.
El caso mas sencillo es el de la energia potencia gravitatoria, Una masa de agua tendra diferente energia dependiendo de la altura a la que se encuentre.

Podemos gastar energia para llevar agua a un nivel energetico mayor(mayor altura), mantenera alli y luego hacer el camino inverso para recuperar la energía.

Es decir, el agua elevada a cierta altura almacena energia en forma de energia potencial.

¿Ocurre lo mismo con el aire a presion?
Podria pensarse que es una situación analoga. En el que tendriamos dos niveles energeticos, uno fuera y otro dentro del tanque. Gastariamos energia para llevar al aire a un nivel energetico superior y luego la recuperariamos..

Pero no funciona asi. Comprimir aire NO es analogo a bombear agua.
La primera diferencia no observamos, es que al comprimir aire esta se calienta. Esto no ocurre al bombear agua.
¿De donde ese calor? Como la energia ni se crea ni se destruye el calor del aire comprimido deben vernir del trabajo aportado.

Si medimos el calor veremos que es igual al trabajo aportado. ¿Que energía almacena entonces?

Si dentro del tanque el aire tubiera energia potencial debido a la presión, no se calentaria.

Todo lo dicho para la compresion se puede decir para la expansión.¿Alguien ha visto que el agua se enfrie por el mero hecho de bajar por una cañeria?

El aire esta formado por particulas que se mueven por el vacio libremente, chocando entre si y con las paredes del tanque. Si metes mas particulas dentro del tanque aumentaras el numero de choque y por tanto la presión. Pero la energia de las particula seguira siendo la misma ya que no depende de lo apretadas que esten.

Las moleculas de agua, al bombearlas cierta altura, si aumentan su energia potencial.

jprebo.
Veo sorprendido que consideras que la formula: DU=Q-W no es valida para este sistema.

Esta formula no es mas que la expresión matematicas del primer principio de la termodinamica ¿No le consideras valido para la compresion de un gas?

Propones corregir el 1ºPP de TD añadiendo un termino.
DU=Q-W-w

Muy bien, Si realizas experimentos, en los que determines la variacion de energía interna, el calor y el trabajo y calcules el termino w, veras que este siempre es cero. Como ya he dicho no existe la energia potencia por presión.

Si vas a cualquier libro de fisica, no encotraras que nadie mencione este termino.

Por ejemplo, si vas al ciclo de Carnot veras que esta formado por 2 explansiones y 2 compresiones de un gas. ¿No te parece curioso que en ningun momento hablen de la energia potencial y que en las 4 ocasiones emplen la ecuacion "incorrecta" ya que les falta en término w?

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manu

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Quote by Alb: jprebo, Miguel afirmais que el gas comprimido tiene energia potencial debido a la diferencias de presiones.

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

Pero no funciona asi. Comprimir aire NO es analogo a bombear agua.
La primera diferencia no observamos, es que al comprimir aire esta se calienta. Esto no ocurre al bombear agua.
¿De donde ese calor? Como la energia ni se crea ni se destruye el calor del aire comprimido deben vernir del trabajo aportado.

Si medimos el calor veremos que es igual al trabajo aportado. ¿Que energía almacena entonces?



En efecto Alb. Tienes toda la razón. Hay que olvidarse de la energía potencial.

Como he dicho en mi último post, lo único que hacemos al comprimir es aumentar su energía libre. Pero ojo, no su energía real. La energía libre solo indica la cantidad de calor (propio o del ambiente) que será capaz de transformar en trabajo útil cuando se descomprima espontáneamente (ΔG de la descompresión menor que 0).

Creo que la cosa es evidente, y no creo que se pueda explicar más claro por más que recurramos a ejemplos concretos. No hay que frustrarse por ello.

Un saludo

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Paulino Cuevas

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El potencial quimico existe.Para obtener la variación de presión en función de la altura en un campo gravitacional el comportamiento del potencial químico es la clave del problema.Las N,particulas de gas desplazadas una distancia en el campo gravitacional tienen su energia incrementada en la energia potencial gravitatoria.

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Alb

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Perdon manu, se me habia pasado tu mensaje.

Completamente dea cuerdo con lo que dices, como no podia ser de otra forma. La TD no es cuestion de opiniónes.

Tambien estoy deacuerdo en que los conceptos son muy concisos y elegantes.

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mdensi

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Los felicito por el estudio y la realización de las respuestas, estoy muy de acuerdo con eso de que: "no hay mas sordos, que los que no quieren oír"

Pero los invito muy ferviente a que visiten:

www.airenergycars.com

porque creo que en el tercer mundo tenemos buena parte de la solución al problema de la "Crisis energética"

Slds



Incluyo una fotografia de algo que ya tenemos terminado y que posiblemente comencemos a fabricar antes del coche. Dado que hablamos de un elemento sencillo, creo que tan solo hay que estudiar sus rendimientos y los interesados verán facilmente su viabilidad o no. En cuanto pueda adjuntaré los datos.

Miguel

<img src="http://www.mdi.lu/upload/rte/groupe_electrogene/gespot.jpg"></img>[/QUOTE]

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mdensi

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Novato
Identificado: 04/07/2006
Mensajes: 3
Los felicito por el estudio y la realización de las respuestas, estoy muy de acuerdo con eso de que: "no hay mas sordos, que los que no quieren oír"

Pero los invito muy ferviente a que visiten:

www.airenergycars.com

porque creo que en el tercer mundo tenemos buena parte de la solución al problema de la "Crisis energética"

Slds


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telecomunista

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Mensajes: 879
Alb, manu qué proposición o implicación no entendéis del sistema lógico tan simple que describí? Además manu has apuntado que la entropía del aire disminuye al comprimirlo.

La solución a la APARENTE PARADOJA que planteáis es muy simple y hasta ahora a pasado desapercibida:

No se puede analizar el sistema obcecándose sólo en una parte de él, es decir, el aire que es comprimido , sino que hay que tener en cuenta qué ocurre con el aire del entorno que se expande y por tanto SE ENFRÍA.

Cuando realizas un trabajo W para comprimir un pistón es cierto que el aire del interior se calienta inicialmente una cantidad Q1=W PERO EL AIRE DEL EXTERIOR TAMBIÉN SE ENFRÍA UNA CANTIDAD Q2=W. Posterior mente el desequilibrio de temperaturas desaparece y el aire del interior DEVUELVE el calor al exterior pero EL DESEQUILIBRIO DE PRESIONES PREVALECE y por lo tanto continua almacenada la energía inicial aplicada al pistón W (sin considerar otras perdidas).

Podría decirse que el desequilibrio inicial de temperaturas es sólo un efecto colateral de la compresión del aire equilibrándose por si sólo.

Espero que os valga esta explicación por que si no tendréis que admitir que existe la magia o alguna fuerza desconocida en la naturaleza para poder explicar que el sistema almacene capacidad de realizar trabajo y por lo tanto energía.






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

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Bioargentino

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NOOOOOOOOOO NOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO NNNNNNNNNNNNNNNNNNNOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO Y NOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

ALB; MANU: No es asi, y no se quien les paga para crear el caos en este foro, porque ningún ser humano sensato puede llevar tan a la larga una discusión así sin tener ni una pizca de razón.

EL AIRE, O MEJOR TODOS LOS GASES, ALMACENANA ENERGÍA CUANDO SE LOS COMPRIME

y EL AGUA SE CALIENTA CUANDO SE BOMBEA si no ¿ en que se transforma la energía que se pierde al bombear? ¿ desaparece?

Apliquen la termodinamica correctamente y dejen de fórmulas y fórmulas mal aplicadas.

Esto no se trata de puntos de vista, si a mi me parece o a tí te parece. Es una realidad que todos entendemos menos Alb y sus seguidores.

El ejemplo de las pelotitas chocandose entre sí es un exelente ejemplo pero para demostrar exactamente lo contrario de lo que dice Alb.

No quiero que se tomre como insulto pero lo que se está afirmando es totalmente descabellado.
Y el error parte de creer que Toda la energía que recibe un gas al comprimirse se transforma en calor.

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Kazbayadum

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Mensajes: 30
Hola a todos:

Sobre lo ultimo que dije. Me retracto bastante.

Quote by Kazbayadum:

[...]

Bueno, aquí destacar que es el aire con el que estas trabajando en la compresión. Una vez entra en el deposito se homogeniza con el demás aire. Lo digo porque no piense que el deposito va a estar a 200ºC, que puede estarlo, pero lo normal es que se enfrie.

Sobre los calculos, solo decir que en la descompresion el aire se enfria al contrario que la compresion que se calienta. Y este aire frio, si se calienta de algun modo (quizas tienen algun metodo) aumenta considerablemente el rendimiento de descompresion, no? De hecho, esto tiene que ver con el siguiente punto.

[...]


Quiero decir, que lo siento Alb, no debi poner en duda que hubieras tomado en cuenta esos detalles en tus calculos. Supongo que me apetecia hablar. En cualquier caso, lo retiro (pero no lo borro)

En cuanto a la energia del aire a presion, sigo opinando lo mismo. Te explicare mis motivos e intentare no repetir nada que este dicho ni decir, es obvio, porque no creo estar en posesion de la verdad absoluta.

Segun tengo entendido la Energia interna de algo (U) no tiene nada que ver con esto. Tenia entendido que es la energia maxima que se desprende al separar los electrones de los protones y convertirlos en particulas elementales y que es un indicador de la energia absoluta de esa estructura atomica y que se usa para calcular la energia de las reacciones y tal.

La presion sin embargo tiene mas que ver con la gravedad. Me explico.

La energia potencial generalmente esta relacionada con la altura a la que esta un objeto. Como todos sabemos se refiere a una energia acumulada debido a vencer la fuerza que hace la gravedad sobre el objeto. Evidentemente, el objeto, sea cual sea no tiene mucha gravedad. Ademas la gravedad es una caractistica con muy poca energia. Fijaros lo enorme que es la tierra y con un simple salto de vuestras piernas venceis la fuerza de la gravedad. Asi pues, es la Tierra quien hace fuerza sobre el objeto.

Como todos sabemos, si hubiera un agujero hasta el centro de la tierra y obviando ciertos detalles... pero basicamente un objeto en la superficie de la tierra tendria una energia potencial X mientras que en el centro de la Tierra tendria 0 de energia potencial, porque la Tierra no la atraeria (si obviamos que hay masa por todos lados). Creo que se entiende la similitud.

Entonces, partiendo de esto tenemos la Presion. Bien, la presion de 1atm que soportamos en la superficie de la Tierra, como bien sabemos, es debida al peso del aire que hay sobre nosotros (varios kilometros, creo). Esa presion, pues, esta relacionada con la gravedad. No?

Pues, bien. Yo creo que si tuvieramos un deposito, una habitacion con atmosfera 0 y abrieramos las puertas, inmediatamente todo el aire rellenaria el local. ¿por que? por la presion. ¿por que? por la atraccion de la tierra sobre el aire y porque el aire es un fluido.

Entonces lo que yo creo es que el aire a presion contiene una energia potencial o quizas una energia elastica, creo que en fisica las cosas pueden interpretarse de una forma y u otra obteniendo identicos resultados (como en muchos problemas). Asi que si es una Energia Potencial estariamos hablando del potencial en relacion con atmosfera 0, el trabajo que haria la atmosfera para descomprimir ese aire o que haria el aire para descomprimirse (lo mismo da decir que la piedra cae que la Tierra atrae a la piedra).
O bien, podemos considerar que el aire se comporta como un muelle, dado que es un gas y por tanto compresible. Si se comprime acumula ¿energia elastica?. el aire tiende a expanderse. Desprende calor, igual que un muelle al comprimirse y al igual que un muelle en funcion de la velocidad a la que lo comprimas desprende mas o menos calor. Si comparasemos un amortiguador mecanico con un amortiguador neumatico, creo que comprenderiamos que ambos almacenan energia (desde un punto e vista interpretativo) o que ambos se encuentran en unas condiciones inestables y que el entorno les aportara o les robara lo necesario para equilibrarse con el medio.

Esa es mi teoria. Si estoy equivocado, todavia no he entendido por qué. Porque ya se que las fueras a nivel de particula son gravitacionales, electromagneticos, nucleares debiles y nucleares fuertes. Pero a nivel macroscopico, considero que el aire a cualquier presion contiene una energia que la gravedad (en el caso de la tierra a 1 atm) o una fuerza mecanica (en el caso del aire a presion) ha hecho en contra de la energia electromagnetica de repulsion que mantenia a las moleculas separadas. Para compensar, los atomos se enfrian (creo, opino, intuyo, me parece) y de ese modo las moleculas de aire estan mas estables.

Se que no hay moleculas de aire, pero para diferenciar entre cuando hablo de particulas y cuando hablo del aire, lo he puesto asi.

Espero que se entienda. Termino con este final rapido porque me tengo que ir. Siento haber provocado este flame, lo siento mucho de veras.

Chao.

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manu

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Mensajes: 64
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.



Telecomunista. He leido atentamente el post anterior tuyo donde describes un sistema lógico y creo que podríamos empezar a entendernos.
Estoy totalmente de acuerdo contigo en esta frase anterior.

Quote by telecomunista:

Además manu has apuntado que la entropía del aire disminuye al comprimirlo.

La solución a la APARENTE PARADOJA que planteáis es muy simple y hasta ahora a pasado desapercibida:



No. yo creo que sea paradójico. El hecho de que la entropía del aire disminuya al comprimirlo y la energía libre del proceso aumente no es paradójico. Es totalmente lógico. Lo único que indica es que la compresión nunca podría ocurrir espontaneamente

Quote by telecomunista:

Cuando realizas un trabajo W para comprimir un pistón es cierto que el aire del interior se calienta inicialmente una cantidad Q1=W PERO EL AIRE DEL EXTERIOR TAMBIÉN SE ENFRÍA UNA CANTIDAD Q2=W.



No. El aire exterior no se enfría en absoluto. Esa cantidad Q2 que mencionas no existe. En la compresión el aire exterior no cede calor ni se enfría. La energía que pasa al interior solo es debida al trabajo de compresión. No hay ningún intercambio térmico en ese proceso. Solo intercambio mecánico.

Quote by telecomunista:

Podría decirse que el desequilibrio inicial de temperaturas es sólo un efecto colateral de la compresión del aire equilibrándose por si sólo.



Aquí está la clave. Ese desequilibrio de temperaturas que provoca un intercambio posterior de calor no es un efecto colateral, sinó la madre del cordero.
Si tu ves el proceso globalmente, desde que se realiza el trabajo hasta que se ha establecido un equilibrio, verás que el aire del depósito recibe energía en forma de trabajo, para cederla luego al exterior en forma de calor. Es decir, el aire exterior gana calor neto.

El desequilibrio de presiones permanece, como tu bien dices. No solo eso; hay más cosas que han cambiado y permanecen: la energía libre del aire del depósito ha aumentado respecto al exterior (pero ojo con lo que significa ese concepto, el aire interior no acumula nada) y su entropía ha disminuido.

Con estas diferencias lo que el aire del depósito ha adquirido es la capacidad de convertir de nuevo el calor que que había cedido al exterior en trabajo durante la descompresión. Esta será el proceso exactamente inverso.

La energía que gastamos en la compresión queda acumulada en el ambiente hasta que hasta que vuelva a ser tomada por el gas en la descompresión.

Como ves no hay ningun tipo de magia en este asunto.

En fin, yo he leído atentamente tus post y analizado punto por punto porque pienso que es la unica manera de entenderse Espero tus críticas con un análisis similar, indicando donde están los fallos. Sinó esto se convierte en un diálogo de sordos.

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manu

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Mensajes: 64
Quote by Bioargentino:

No quiero que se tomre como insulto pero lo que se está afirmando es totalmente descabellado.
Y el error parte de creer que Toda la energía que recibe un gas al comprimirse se transforma en calor.


Vale bioargentino. No lo tomo como un insulto para nada. Pero te digo que toda la energía que recibe un gas al comprimirse se transforma en calor, ya sea dentro del gas o fuera. No es aconsejable sulfurarse mucho, porque despuès es peor.

Un saludo

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Paulino Cuevas

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Mensajes: 163
Quote by manu:
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.



Telecomunista. He leido atentamente el post anterior tuyo donde describes un sistema lógico y creo que podríamos empezar a entendernos.
Estoy totalmente de acuerdo contigo en esta frase anterior.

Quote by telecomunista:

Además manu has apuntado que la entropía del aire disminuye al comprimirlo.

La solución a la APARENTE PARADOJA que planteáis es muy simple y hasta ahora a pasado desapercibida:



No. yo creo que sea paradójico. El hecho de que la entropía del aire disminuya al comprimirlo y la energía libre del proceso aumente no es paradójico. Es totalmente lógico. Lo único que indica es que la compresión nunca podría ocurrir espontaneamente

Quote by telecomunista:

Cuando realizas un trabajo W para comprimir un pistón es cierto que el aire del interior se calienta inicialmente una cantidad Q1=W PERO EL AIRE DEL EXTERIOR TAMBIÉN SE ENFRÍA UNA CANTIDAD Q2=W.



No. El aire exterior no se enfría en absoluto. Esa cantidad Q2 que mencionas no existe. En la compresión el aire exterior no cede calor ni se enfría. La energía que pasa al interior solo es debida al trabajo de compresión. No hay ningún intercambio térmico en ese proceso. Solo intercambio mecánico.

Quote by telecomunista:

Podría decirse que el desequilibrio inicial de temperaturas es sólo un efecto colateral de la compresión del aire equilibrándose por si sólo.



Aquí está la clave. Ese desequilibrio de temperaturas que provoca un intercambio posterior de calor no es un efecto colateral, sinó la madre del cordero.
Si tu ves el proceso globalmente, desde que se realiza el trabajo hasta que se ha establecido un equilibrio, verás que el aire del depósito recibe energía en forma de trabajo, para cederla luego al exterior en forma de calor. Es decir, el aire exterior gana calor neto.

El desequilibrio de presiones permanece, como tu bien dices. No solo eso; hay más cosas que han cambiado y permanecen: la energía libre del aire del depósito ha aumentado respecto al exterior (pero ojo con lo que significa ese concepto, el aire interior no acumula nada) y su entropía ha disminuido.

Con estas diferencias lo que el aire del depósito ha adquirido es la capacidad de convertir de nuevo el calor que que había cedido al exterior en trabajo durante la descompresión. Esta será el proceso exactamente inverso.

La energía que gastamos en la compresión queda acumulada en el ambiente hasta que hasta que vuelva a ser tomada por el gas en la descompresión.

Como ves no hay ningun tipo de magia en este asunto.

En fin, yo he leído atentamente tus post y analizado punto por punto porque pienso que es la unica manera de entenderse Espero tus críticas con un análisis similar, indicando donde están los fallos. Sinó esto se convierte en un diálogo de sordos.


Lo siento amigos pero si sabia poco de termodinámica,al dia de hoy ya no tengo ni puñetera idea.
Comentas que la entropia disminuye,bueno pues existe una ecuación conocida como ecuación de Sackur-Tetrode para la entropia de una gas monoatómico que es;N (Lg.cVq+5/2) donde N,es el numero de atomos,c=concentración,Vq=volumen cuantico,por lo tanto si la concentración aumenta la entropia tambien lo hace.
Luego tenemos el camino de descompresión,como sabeis los caminos pueden ser distintos para llegar al final.Si la compresión fué adiabatica debemos calentar el aire a su temperatura final si deseamos una expansión adiabatica,de lo contrario el resultado final no sera el mismo.Si efectuamos una isotérmica,cojeremos energia de los alrededores,pero el trabajo obtenido sera menor que el adiabatico, y si se realiza una adiabatica,tambien el trabajo sera menor, por qué la diferencia de entalpias sera menor que en la compresión adiabatica primera.Estos conceptos de la termodinámica tienen que estar muy claros desde el principio de lo contrario nos perderemos en el laberinto.

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Alb

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Telecomunistas, tu razonamiento se cae en la primera linea:

Una cosa es la energía que tiene el sistema y otra diferente el trabajo util que podemos extraer del mismo.

Que un sistema pueda producir trabajo no significa que tenga mas energia que otro.
El ejemplo mas secillo lo tenemos en el aire comprimido que tiene la misma energía que a presión atmosferica, pero a diferencia de este puede producir trabajo.



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Alb

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Quote by Bioargentino:
EL AIRE, O MEJOR TODOS LOS GASES, ALMACENANA ENERGÍA CUANDO SE LOS COMPRIME


He explicado por que no almacena energia, tanto desde el punto de vista microscopico(Teoria cinetica del gas, movimientos de particulas libres sin interaccion) como macroscopico(Comportamiento termico del gas)

He apoyado mis explicaciones con las ecuaciones matematicas que describen estos procesos, he puesto ejemplos, y he remitido a libros y cursos de termodinamica.

Pero supongo que estare equivocado ya que has empleado MAYUSCULAS para demostrar lo contrario

y EL AGUA SE CALIENTA CUANDO SE BOMBEA si no ¿ en que se transforma la energía que se pierde al bombear? ¿ desaparece?


Claro que se pierde parte de la energia aportada al agua en forma de calor, ya que el rendimiento no es del 100%. Pero en el caso del gas se pierde TODA la energia.

Se ve mas claro en la expansión, Si turbinamos el agua esta tambien se calienta,¿Por que si expandimos un gas se enfria?


Apliquen la termodinamica correctamente y dejen de fórmulas y fórmulas mal aplicadas.

¿Por que estan mal aplicadas donde esta el error?

El ejemplo de las pelotitas chocandose entre sí es un exelente ejemplo pero para demostrar exactamente lo contrario de lo que dice Alb.


¿Por que demuestra lo contrario?¿Donde ves el potencial de presion?



Y el error parte de creer que Toda la energía que recibe un gas al comprimirse se transforma en calor.


Vuelves a repetirlo una vez mas, esta vez en minusculas, pero no dices porque piensas asi.

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Alb

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Lo explico por ultima vez.

El 1er principio de la TD, que es valido para cualquier sistema afirma:

DU=Q-W [1]

O dicho de otra forma, todo el trabajo(W) que se aplique a un sistema se acumula en forma de energía interna(DU) o se disipa en forma de calor(Q).
En un gas que no sufra reacciones quimicas, DU solo depende de la temperatura ya que no existen interacciones entre las particulas y viene dado por la ecuacion
DU=n·Cv(T2-T1) [2]

Hay infinitas formas de comprimir un gas, pero hay dos procesos limites:
*Compresion Isoterma :
La temperatura se mantiene constante durante todo el proceso. T2=T1=T
Luego [2] => DU=nCv(T-T)=0
[1] => 0= Q-W => Q=W

Es decir TODO el trabajo suministrado se transforma en forma de calor.

*Compresion Adiabatica:
No hay intercambio de calor con el exterior Q=0

Luego [1]=> DU=-W
[2] =>n·Cv(T2-T1)=-W

Es decir, que toda el trabajo aportado se destinado a elevar la temperatura del gas hasta T2. El gas acumula energía pero lo hace en forma de energia termica, no en energia potencial de presion(tipo de energia que NO existe).
Si dejamos que el sistema se enfrie hasta su temperatura inicial(T1) el calor cedido al exterior vendra dado por:
Q=n·Cv(T1-T2) [3]

Combinando [2] y [3] tenemos que Q=W

Es decir, que cuando el sistema alcanza el equilbrio termico, todo el trabajo aportado se desprende en forma de calor y por tanto el aire dentro del tanque poseé la misma energía que la que poseia fuera. No se almacena energía.


No hay discución posible. No tiene cabida la Polemica. No es cuestion de opinion o interpretaciónes. No es una cuestion semantica.
Un gas NO acumula energía en forma de presión.

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manu

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Mensajes: 64
Quote by Paulino Cuevas:

Luego tenemos el camino de descompresión,como sabeis los caminos pueden ser distintos para llegar al final.Si la compresión fué adiabatica debemos calentar el aire a su temperatura final si deseamos una expansión adiabatica,de lo contrario el resultado final no sera el mismo.Si efectuamos una isotérmica,cojeremos energia de los alrededores,pero el trabajo obtenido sera menor que el adiabatico, y si se realiza una adiabatica,tambien el trabajo sera menor, por qué la diferencia de entalpias sera menor que en la compresión adiabatica primera.Estos conceptos de la termodinámica tienen que estar muy claros desde el principio de lo contrario nos perderemos en el laberinto.


Respecto a esta parte suscribo punto por punto.

Quote by Paulino Cuevas:

Lo siento amigos pero si sabia poco de termodinámica,al dia de hoy ya no tengo ni puñetera idea.
Comentas que la entropia disminuye,bueno pues existe una ecuación conocida como ecuación de Sackur-Tetrode para la entropia de una gas monoatómico que es;N (Lg.cVq+5/2) donde N,es el numero de atomos,c=concentración,Vq=volumen cuantico,por lo tanto si la concentración aumenta la entropia tambien lo hace.



Paulino Cuevas, yo sí creo que todos los que hablamos aquí tenemos mucha idea (al contrario que alguno que piensa que los que le llevan la contraria son "entendidos de tres al cuarto" -sic.-)

Estoy empezando a pensar que si acompañara mis razonamientos con palabras en mayúsculas y expresiones como "no teneis ni idea", "que burradas estais diciendo" o "esto está lleno de entendidos" etc etc. quezá resultaría más convincente, no sé, no sé alo mejor pruebo.

Conozco muy bien la ecuación de Sackur-Tetrode que se puede escribir como: S = N*(LgZ+5/2) siendo Z la función de partición del gas ideal. Otra forma de escribirla es S = N*Lg v*T(3/2))+S0 (lease T(3/2) como T elevado a 3/2), siendo S0 (S sub 0) una constante que engloba todas las demás y v el volumen por molécula.

Si un gas se comprime pongamos a la mitad de su volumen y la temperatura final es la misma que la inicial (una vez reestablecido el equilibrio) el volumen por molécula inicial 2v se reduce a la mitad v, y la variación de entropía del gas será &#916;S = -N * Lg 2 <0. Es normal que la entropía del gas disminuya al comprimirlo puesto que el proceso no ocurre espontáneamente.

Para la descompresión lo mismo pero a la inversa (espontáneo

Esto me sirve para recordar los problemas de termodinámica que resolvía hace muchos años (desgraciadamente para mi cuerpo aunque tampoco soy tan viejo)

Teneis que leer los post con calma, o mejor dicho simplemente leerlos. Si uno está "a la que salta", lo único que lee es el nombre del "enemigo" en el título y automáticamente abandona y pasa "al ataque". Así esto se convierte en una sucesión de monólogos.

Teneís de decir donde exactamente están esos fallos tan terribles e insoportables que hacen que os deis cabezazos contra la pared.

Insisto una vez más en que ya se que todos sabeis (sabemos )mucho y no minusvaloro a nadie en absoluto pero hasta los premios Nobel discuten por diferencias de opinión.

Un saludo caballeros

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manu

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¿Tan difícil es esto de entender?


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mockba

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Mensajes: 1214
Una cosa que me gustaría saber es quien de este foro ha tratado de plasmar en la realidad algun proyecto con aire comprimido como vector energético... ¿Quién ha tratado de aprovechar la corriente de un rio o los vientos de su comunidad para comprimir aire y ha tratado de medir el fenómeno para determinar su rendimietno energético?...

Si alguien en el foro ha experimentado esto, se le pide de la manera más atenta que aporte la anécdota y experiencias particulares como un recurso que otros podríamos usar para colectar datos y relizar investigaciones propias...

Gracias... saludos...



La especialización corrompe...

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Paulino Cuevas

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Mensajes: 163
Estamos dando vueltas sobre el mismo lugar.Para manu:La reducción de entropia en la isotérmica esta relacionada con un sistema aislado.Si comprimes un gas y lo introduces en un volumen constante,la entropia del "sistema" aumenta.Utiliza la formula y lo entenderas.
Alb:Cuando enfrias a volumen costante,no extraes el trabajo de compresión,te falta el producto PxV.
Enfriamiento a volumen costante= Cv (T1-T2).La presión desciende P(T2/T1)
Para extraer todo la energia del trabajo de compresión (adiabatica) el enfriamiento a de ser a presión costante:
Q= Cp (T2-T1).Este ultimo razonamiento es lo que nos lleva a pensar en lo siguiente:Si el gas se ha enfriado a volumen constante (el calderin no puede contraerse),el proceso es irreversible y por tanto el gas ha perdido una parte se su capacidad para realizar trabajo.El gas a sufrido un cambio de estado irreversible.
En cuanto a mockba,tego que decirle que los que hemos realizado alguna instalación de aire comprimido,de pequeñas turbinas hidraulicas..etc.no hemos tenido necesidad de profundizar tanto en la termodinámica,es todo mas sencillo que todo esto.

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Kazbayadum

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Hola Alb:

Pero es que esto no lo entiendo.

Quote by Alb: Lo explico por ultima vez.

El 1er principio de la TD, que es valido para cualquier sistema afirma:

DU=Q-W [1]

O dicho de otra forma, todo el trabajo(W) que se aplique a un sistema se acumula en forma de energía interna(DU) o se disipa en forma de calor(Q).
En un gas que no sufra reacciones quimicas, DU solo depende de la temperatura ya que no existen interacciones entre las particulas y viene dado por la ecuacion
DU=n·Cv(T2-T1) [2]


Si aplicas un trabajo sobre un contenedor de aire comprimido y lo elevas a 500metros de altura... todo el trabajo se transforma en energia interna o calor?

El gas no sufre reacciones quimicas. ¿Entonces DU solo depende de la Temperatura?

Dime en que me equivoco, por favor.
Chao

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telecomunista

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Manu ,Alb.
Esto:
1-Capacidad de realizar trabajo útil =>(implica) energía

Significa que para realizar trabajo útil es necesaria energía.
Esto no lo podeis negar ¿Verdad?

No es lo mismo que esto:

2- Energía => Capacidad de realizar trabajo útil.
Lo cual estoy de acuerdo en que no siempre se da.

Por eso no se puede decir que si tenemos energía tenemos capacidad de realizar trabajo útil, pero si se puede decir que si tenemos capacidad de realizar trabajo tenemos energía.

Manu. Me equivoque en la solución que explique por que me di cuenta que no era coherente con lo que ocurre si comprimimos un gas en el vacío pero es que la solución es aún mas simple.

Vosotros afirmáis que meter aire comprimido en un tanque no almacena energía. Esto es como decir que si metemos gasolina en un tanque no almacenamos energía.

1-Es cierto que el trabajo gastado en meter el gas en un tanque se va toda si la temperatura del tanque se equilibra con la del exterior.

2-Pero hemos metido energía en el tanque. Como vosotros explicáis el aire tenia en el exterior una energía interna. Al meterlo en el tanque hemos metido su energía interna en él.

Resumiendo:

Meter aire en un tanque nos cuesta trabajo W . Si el tanque no está aislado perderá bastante rápido el incremento en energía interna que ha producido ese trabajo. Pero la energía interna que tenía el gas en el exterior , ahora esta dentro del tanque y es útil.

Es una falacia (o una imprecisión gorda) decir que si metemos gas en un tanque no metemos energía puesto que como mínimo siempre contiene la energía interna que tenía en el exterior.

Al meter aire en un tanque estamos metiendo también la energía interna que contiene y además esta se convierte en útil, cosa que en el exterior no lo era.

POR LO TANTO EL SISTEMA ALMACENA ENERGIA




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

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manu

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Quote by Paulino Cuevas:
Estamos dando vueltas sobre el mismo lugar.Para manu:La reducción de entropia en la isotérmica esta relacionada con un sistema aislado.Si comprimes un gas y lo introduces en un volumen constante,la entropia del "sistema" aumenta.Utiliza la formula y lo entenderas.


Gracias por contestar Paulino. Tu consideras el depósito como sistema abierto que tiene una ganancia de masa en el proceso de compresión. Si es así, estoy totalmente de acuerdo, como no podía ser de otra forma. La entropía la entropía en el interior del contenedor al final es mayor que al principio por el simple hecho de contener más moléculas. No es necesario recurrir a cálculos ya que se ve de manera intuitiva. Pero no es eso lo que yo digo. Observa atentamente el siguiente esquema (siento tanto esquema, pero es que ayuda a expresarse con claridad):



Como ves, la entropía inicial del sistema aislado es mayor que la entropía solo del depósito; de ahí que diga que la entropía del sistema disminuye. Consideramos sistemas distintos (supongo que y te habrías dado cuenta).En rigor los dos pùntos de vista son extactamente equivalentes.

¿Porque yo prefiero razonar con un sistema aislado? porque todo se vuelve mas sencillo e intuitivo, al poderse comparar con un gas encerrado por un émbolo. Así se suelen estudiar clásicamente los sistemas en termodinámica de los gases.

Pero lo más importante de todo esto es que vale también para CUALQUIER FUNCIÓN DE ESTADO (entalpía etc).

Por último, lo mas importante: Si consideras el sistema aislado formado por el gas del contenedor mas el gas exterior a comprimir, verás que en la compresión (calcúlalo o lee un post anterior mío), la ENERGÍA LIBRE AUMENTA.
Esa &#916;G>0 es la que hace que "el universo" (el conjunto del depósito y el ambiente) tenga más capacidad de convertir calor en trabajo útil que antes de la compresión. Lo que vosotros llamais DIFERENCIA DE POTENCIAL no es otra cosa que energía libre positiva asociada al proceso. Y este "universo" nos transformará de nuevo calor en trabajo de forma espontánea (&#916;G de la descompresión menor que 0).

A la misma conclusión se llegaría considerando, como tu haces, el deposito como sistema abierto. No lo he intentado porque se me antoja que tiene que ser mas complicado.

Aunque la siguiente cuestión era para alb, si debo decir que las cantidades Q y W son diferentes en el caso isotermo y adiabático. quizá debería haberles puesto subíndices distintos. Pero lo de que el gas ha sufrido un ¿cambio de estado irreversible?. Paulino todas sus funciones de estado final son las mismas en caso que en otro, pero bueno, que te conteste él. Lo único que "cambia" es la energía libre del universo.

En fín, que lo aclare Alb.

Un saludo

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jprebo

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Alb:
Si medimos el calor veremos que es igual al trabajo aportado. ¿Que energía almacena entonces?


DU=Q-W=0

Entiendo que DU es la diferencia entre Q y W, por lo tanto si W es el trabajo que hemos empleado en el compresor y el resultado es 0, nos falta saber cual es el valor de Q interno en el tanque a presión, así que si W=Q y Q se ha perdido en el ambiente, dentro del tanque nos queda -Q(entiendase Q como calorias por volumen, no como temperatura) por lo que he de darte otra vez la razón, la energía interna (calorias por masa) no aumenta, si no que disminuye y es al expandirse cuando recupera (absorviendo) la energía perdida.


¿recuerdas?

W=P0*V0*Ln(V0/V1)*0,02777

Ln(V0/V1) dá negativo.

Lo que me lleva a la conclusión de que para los gases:

La temperatura se vé directamente afectada por la densidad de calorias en un volumen independientemente de su masa, por eso, el calor especifico de los gases se toma como referencia una masa a presión constante independientemente del volumen que ocupa (0,24 para el aire)

Por lo tanto Alb, vuelve a tener razón, la energía que desarrolla un depósito a presión, es debido al incremento de densidad por volumen, no por su energía, aunque digamos que tiene energía, realmente lo que tiene es un desequilibrio de densidad de masa por volumen con respecto al exterior.

¿a que tampoco he acertado ahora....?









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Alb

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Telecomunista,
Claro que es necesario que exista energía para producir trabajo, pero no es necesario que haya mas energía.

Un sistema capaz de producir trabajo no tiene por que tener mas energia que uno sin dicha capacidad.

El aire a baja presión tiene la misma energía que el aire a presion elevada.

Como la energia interna del aire viene dada por U=n·Cv.T, donde n es el numero de moles(Cantidad de manteria) entoces si tienes mas aire tienes mas energia interna.

Pero lo que llevo afirmando y explicando a lo largo de todos estos esteriles mensajes es que, el aire dentro y fuera del tanque tiene la misma energia.

Si lo que se busca es acumular energía interna mediante la acumulacion de aire. La mejor opción seria hacerlo a presion atmosferica dentro de un globo.


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telecomunista

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1-El aire tiene energía. ¿OK?

2-Si metemos mucho aire en un tanque => metemos mucha energía en ese tanque. ¿OK?

3-Estamos almacenando mucho aire en el tanque => estamos almacenando mucha energía en el tanque. ¿OK?

4-Al meter el aire en el tanque a presión su energía se convierte en útil para mover un pistón , cosa que antes no lo era. ¿OK?



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manu

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Quote by telecomunista:

1-Es cierto que el trabajo gastado en meter el gas en un tanque se va toda si la temperatura del tanque se equilibra con la del exterior.

2-Pero hemos metido energía en el tanque. Como vosotros explicáis el aire tenia en el exterior una energía interna. Al meterlo en el tanque hemos metido su energía interna en él.

Resumiendo:

Meter aire en un tanque nos cuesta trabajo W . Si el tanque no está aislado perderá bastante rápido el incremento en energía interna que ha producido ese trabajo. Pero la energía interna que tenía el gas en el exterior , ahora esta dentro del tanque y es útil.

Al meter aire en un tanque estamos metiendo también la energía interna que contiene y además esta se convierte en útil, cosa que en el exterior no lo era.

POR LO TANTO EL SISTEMA ALMACENA ENERGIA


Si telecomunista. Das en el clavo con lo que planteas. es evidente que después de la compresión queda una diferencia de "algo" entre el exterior y el interior. Pensando en ello me di cuenta de que ese algo, que llamabais diferencia de potencial, no es más que la energía libre del proceso. Despues de la compresión e intercambio de calor con el ambiente, "el universo" (osea, el conjunto de ambiente y depósito) tiene más capacidad de transformar calor ambiental en trabajo que antes, porque su energía libre aumenta. Calcúlalo considerando el sistema cerrado y veras que es así (si consideras exclusivamente el depósito como sistema abierto que recibe masa el más complicado, pero tambien llegas a la misma conclusión). esa &#916;G el el equivalente termodinámico a una diferencia de potencial. Se transformará ESPONTÁNEAMENTE calor ambiental en trabajo en la descompresión (&#916;G<0). En otras palabras, no es el gas el que almacena energía real, sino el universo (todo el conjunto) el que "almacena" energía libre o si preferís "diferencia de potencial" pero con comillas.

Vaya, parece que entre todos vamos aclarando la cuestión.

Un saludo.

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telecomunista

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Alb, pero al almacenarlo en un globo a presión atmosférica la energía no es aprovechable.
Por mi parte el tema a quedado aclarado. A sido agradable discutir (en el buen sentido) con vosotros el problema.
Un saludo.



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manu

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Telecomunista, lo mismo te digo.

Un saludo

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Alb

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jprebo.
Por lo poco que he entendido tu mensaje, creo que tu error viene de confundir calor con energia termica.

No tiene sentido hablar de "Q interno". El calor es el intercambio de energia entre dos sistemas originado por una diferencia de temperaturas.

U es la energia interna, que en el caso de un gas en el que no hay reaccion quimica y como el potencial de presion no existe. U es la energia termica, es decir la energia de un cuerpo por estar a una determinada temperatura. Como puedes ver es diferente al calor.

No entiendo de donde sacas que la energia interna dismuye. Si la cantidad dada como trabajo es la misma que la que se pierde como calor. Entonces DU=0

No entiendo porque te complicas la vida calculado la densidad de calorias por volumen.

Telecomunista.
Correcto lo que dices.

Solo hay dos pegas

1)No es la cuestion que debatiamos.
La cuestion debatida es si el aire almacena o no el trabajo aportado por el compresior. Y la respuesta es NO, ya que todo el trabajo se disipa como calor y el aire en el interior del tanque tiene la misma energia que en el exterior

2) La cuestion que planteas es irrelevante.
Es irrelevante la cantidad absoluta de energia que contenga el tanque, lo que interesa es la variacion de dicha energia.

Por ejemplo, el agua del mar tiene energia potencial, ya que esta situacia a cierta distancia del centro de la tierra.
Si bombeamos mucha agua hasta un deposito situado al nivel del mar, el deposito almacenará mucha energia potencial.
¿Estamos almacenando la energía del bombeo del agua?

Lo que interesa saber es como varia la energia del agua o del aire, y no la cantidad absoluta de energia en el interior del tanque.


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telecomunista

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Alb , en tu ejemplo del agua no se produce ningún cambio de estado que permita aprovechar su energía.
En el caso del tanque con aire a presión sí que se ha producido un cambio de estado en él que permite convertir en útil la energía que en el exterior no lo era.



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Kazbayadum

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¿Por que se me ignora? Soy el culpable de este terrible flame al que me gustaria poner fin.

¿Todas vuestras teorias y formulas son aplicables al hecho de cambiar el contenedor de altura? Tambien aumenta la energia interna? la entropia? o lo que sea?

Gracias. Me gustaria resolver mis dudas con vuestra ayuda.

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jprebo

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Quote by Alb: jprebo.
Por lo poco que he entendido tu mensaje, creo que tu error viene de confundir calor con energia termica.

No tiene sentido hablar de "Q interno". El calor es el intercambio de energia entre dos sistemas originado por una diferencia de temperaturas.



¿Confundo calor con energía termica?, vaya por dios, donde tendria yo la cabeza.

El calor (o calorias) que cede el sistema, se origina por una diferencia de temperaturas (de acuerdo), dicha diferencia de temperatura es producida por introducir mas cantidad de calorias en menos espacio (reduciendo el volumen de aire inicial), hecho que hace incrementar la T. y al incrementarse la T cede calor (calorias) al medio hasta equilibrarse con este, quiere decir que la cantidad de calorias/masa en el interior del tanque es menor aunque su temperatura sea igual, por lo tanto su energía termica total (calorias/masa) disminuye en la misma proporción que la cantidad de energía termica (calorias) que ha salido al medio ambiente. Por lo tanto, aunque la energía termica capaz de realizar trabajo sea 0 por estar en equilibrio con el medio, al espandirse el gas, recupera las calorias pudiendose recuperar la energía empleada en su compresión (en condiciones perfectas).

No entiendo porque te complicas la vida calculado la densidad de calorias por volumen.


Por que estoy convencido que ahí está la clave. al haber un desequilibrio de masa por volumen entre el tanque y el exterior, al realizar la expansión, recuperará el equilibrio entre calorias y masa con el el entorno.

Un ejemplo de como la masa tiende a buscar el equilibrio de fuerzas, ya sé que no es lo mismo, pero creo que ayudará a entenderlo.

Tenemos un oceano de agua liquida y pura a 0º, metemos un icerber de agua congelada a 0º, el iceber sobresale por diferencia de densidad, relacionada con la proporción de calorias/masa que es diferente entre el hielo y el agua, de la misma forma que lo es entre el tanque y el exterior, cuando el iceber vaya absorbiendo calorias, la parte flotante buscará estar al mismo nivel que el agua líquida según se vaya descongelando, es decir absorviendo calorias, por lo tanto incrementando su densidad de calorias/masa.

Ademas, yo ya me conformo con la ayuda que me distes y yo te agradezco, si la formula: W=P0*V0*Ln(V0/V1)*0,02777 es válida para saber qué potencia puede entregar un depósito, a mí ya me vale, aunque no entienda el razonamiento de la termodinamica que intentais hacernos comprender y lo agradezco tambien, pero veo que soy negado para eso.

Kazbayadum:

Si te refieres a que si varia la energía aprovechable de un tanque a presión con referencia a la altura, te diré que sí, pero elevar el tanque para ganar energía extraible, te costará mucha mas energía que la que vas a ganar, por ejemplo, si cojes una botella vacia (llena de aire ambiente) y le pones un tapón, cojes la lanzadera espacial y llegas a la estación alfa, al darte un garbeo por el espacio, veras que la botella tiene 1 atmosfera de presión, cosa que no podias medir en tierra al estar en equilibrio las presiones interior y exterior, lo mismo si esa botella la cierras en la playa y luego la abres en la cumbre del everets (suponiendo que encontrases la misma temperatura en ambos sitios, dado que lo que podrias ganar por presión en la botella, lo perderias por diferencia termica.)

PD:
La diferencia de presion entre la playa y la cumbre del everets es de aproximadamente 1/3. por lo que la presión de la botella te marcaria 0,33 atmosferas mientras que en la playa te marcaria 0.

Un saludo.









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Kazbayadum

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Lo siento, no me referia a nada de eso. Lee el anterior mensaje. Lo que yo digo es que la energia se acumula en forma de energia potencial. Lee mis ultimos dos mensajes, creo que son.

Comparo la energia potencial que gana un deposito al cambiarlo de altura con la diferencia de energia potencial (segun mi modo de ver es energia potencial) de la presion introducida en el deposito. Intento explicar que si lo que dijeramos es que elevamos el deposito "x" metros y lo dejaramos caer, todo el mundo diria, tenia acumulada energia potencial (evidentemente la energia que mueve el deposito hacia abajo es la que hace la Tierra sobre el objeto) y creo que nadie hablaria de energia interna, que a mi modo de ver es otro tema que no esta relacionado con esto.

Por eso pregunto de nuevo que si elevamos el tanque de altura... ¿aumenta la energia interna? (a temperatura constante y suponiendo la misma o parecida gravedad en ambos puntos, ¿vale?). Creo que todo el mundo dirá que no, que la energía interna permanece constante, espero.

"Y hasta aqui puedo leer" que decian en el 1 2 3. Espero una respuesta por parte de Alb principalmente.

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manu

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Quote by Kazbayadum:

Por eso pregunto de nuevo que si elevamos el tanque de altura... ¿aumenta la energia interna? (a temperatura constante y suponiendo la misma o parecida gravedad en ambos puntos, ¿vale?). Creo que todo el mundo dirá que no, que la energía interna permanece constante, espero.

"Y hasta aqui puedo leer" que decian en el 1 2 3. Espero una respuesta por parte de Alb principalmente.


Kabazayadum: la energía interna no aumenta si elevamos el tanque pero la energía potencial sí, porque el aire cambia de altura. Pero cuando tu comprimes el gas, sin moverlo a ningún sitio, lo que aumenta del gas es la energía térmica interna del aire, pero no la energía potencial porque no cambia de altura.

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jprebo

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ok, Kazbayadum, aparte de lo que te resopnda Alb, si consideras el depósito de aire comprimido como masa (depósito + aire a presión), ganas energía potencial, pero el aire comprimido en su interior no gana nada ya que te entregará la misma capacidad de trabajo a cualquier altura (excepto variación barometrica de la presión atmosferica).









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manu

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Quote by jprebo:

¿Confundo calor con energía termica?, vaya por dios, donde tendria yo la cabeza.



Jprebo: el calor es energía térmica en tránsito entre dos sistemas igual que la lluvia es agua en transito entre nubes y tierra. No decimos que un sistema contiene calor sinó energía interna, igual que no decimos que las nubes contienen lluvia sinó agua.

Aún así la lluvia es agua y las nubes también. No te enfades; esto es una tontería (je, je)

Es verdad que podemos decir que un gas contiene x calorías y eso suena a que contiene calor. Esta forma de hablar proviene de los inicios de la termodinámica, cuando no se tenía claro qué era el calor, y se invento una unidad específica para él y así poder medir los intercambios térmicos (fíjate que en la definición de caloría para nada interviene la palabra energía) Cuando se estableció la equivalencia entre energía y calor, este término pasó a designar a la energía térmica que pasaba de un cuerpo a otro.
Hoy día en termodinámica se dice que un sistema cede o gana calor pero no que tiene calor, y la caloría tiende a desaparecer, por innecesaria, quedando el julio como unidad de energía universal.

Quote by jprebo:

El calor (o calorias) que cede el sistema, se origina por una diferencia de temperaturas (de acuerdo), dicha diferencia de temperatura es producida por introducir mas cantidad de calorias en menos espacio (reduciendo el volumen de aire inicial), hecho que hace incrementar la T. y al incrementarse la T cede calor (calorias) al medio hasta equilibrarse con este, quiere decir que la cantidad de calorias/masa en el interior del tanque es menor aunque su temperatura sea igual, por lo tanto su energía termica total (calorias/masa) disminuye en la misma proporción que la cantidad de energía termica (calorias) que ha salido al medio ambiente.

Por lo tanto, aunque la energía termica capaz de realizar trabajo sea 0 por estar en equilibrio con el medio, al espandirse el gas, recupera las calorias pudiendose recuperar la energía empleada en su compresión (en condiciones perfectas).



Terminologías aparte, tienes razón en todo eso aunque no hace falta hablar para nada de la masa. Es lo que llevábamos diciendo desde el principio.


Quote by jprebo:

Por que estoy convencido que ahí está la clave. al haber un desequilibrio de masa por volumen entre el tanque y el exterior, al realizar la expansión, recuperará el equilibrio entre calorias y masa con el el entorno.



Sí. Lo que dices es que hay un desequilibrio de densidad (masa por volúmen). ¿Y como se traduce eso en términos de energía? : Pues se traduce en energía libre, que es la energía térmica del aire ambiental que el gas transformará en trabajo cuando se expanda.

Ejemplo: Si gastamos 1000 julios en comprimir un mol de aire adiabáticamente y su temperatura aumenta en 10ºK. la energía interna, entalpía y la energía libre aumentarán:

a. Compresión adiabática:

-Energía interna: &#916;U = W = 1000 J
-Entalpía: &#916;H =&#916;U + R&#916;T = 1000 + 8,314*10 = 1083,14 J
-Energía libre: &#916;G = &#916;H - Q = 1083.14 - 0 = 1083,14 J (ya que aún no ha habido intercambio térmico. Q = 0.)

En el reequilibrio de temperaturas el gas cede una cantidad Q = -1000 julios al aire exterior. Su energía interna y su entalpía vuelven a quedarse como estaban, pero la energía libre de Gibbs no se pierde el todo, y su entropía disminuye al ceder calor:

b. Reequilibrio de temperaturas (balance final):

-Energía interna &#916;U = 0 ya que la energía interna vuelve a ser la misma.
-Entalpía: &#916;H = &#916;U + R&#916;T = 0 + 0 = 0 ya que la temperatura vuelve a ser la misma que al inicio y &#916;T=0.
-ENERGÍA LIBRE: &#916;G = &#916;H - Q = 0 -(- 1000)= 1000 J.

Por lo tanto, energía libre y entropía, que son dos funciones de estado, cambian depués del proceso aunque se hayan equilibrado las temperaturas. El gas ya no esta igual que al principio termodinámicamente.

Esta energía libre es el potencial que el gas ha adquirido para transformar calor en trabajo. El ser positiva, indica que el proceso de compresión no es espontáneo. Cuando se descomprima tendrá el mismo valor pero negativo y el gas perderá su energía libre.

De hecho, telecomunista ha dado el tema por aclarado: Aunque la energía libre no es energía potencial propiamente dicha, sí significa un "potencial" termodinámico.

Un saludo.

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Kazbayadum

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Hola a todos

Bueno, pues si todos estamos de acuerdo en que si un contenedor (aire + contenedor) elevado una cierta cantidad de metros de altura gana energia potencial y que no aumenta ni disminuye su energia interna... ¿por que no interpretais la energia acumulada en forma de presion como Energía potencial? Que yo sepa en ningun libro se especifica que la energia potencial dependa unicamente de la altura. Es cierto que es la forma más común de la energía potencial pero no tiene porque ser la unica.

A continuacion unos ejemplos de parecidos razonables entre energia potencial de altura y de presion y electrico (que para mi son simplemente energia potencial).
En la EP de altura la energia es relativa a dos puntos o absoluta respecto a un punto de gravedad cero. En la EP de presion la energia es relativa entre dos puntos o absoluta respecto a un punto de presion cero. La EP electrica es relativa a dos puntos de diferente voltaje, como sabemos y existe un punto cero a 0V.
En la EP de altura la Tierra (que posee una gran masa y por tanto ejerce una gran gravedad) es la que atrae a los cuerpos hacia su punto de gravedad cero, hasta que estos se chocan con un impedimento fisico que les impide continuar su viaje. En la EP de presion la Atmosfera (que tiene presion gracias a la gravedad y su comportamiento como fluido elastico) es la que comprime o descomprime un tanque a presion. El impedimento fisico es una valvula o las paredes del contenedor. En la EP electrica la Tierra absorbe el exceso de electrones o aporta la carencia de electrones, sea cual sea la carga en el otro extremo, si esta bien aislada del exterior (algo imposible, supongo) se mantendrá en ese estado sin ceder ni absorber electrones.

Como vemos, todas son energias ficticias (¿vectores energeticos?) pero medibles que son ejercidas por ir contra el entorno y es el entorno quien las devuelve al equilibrio. Otra similitud que se me ocurre es la de un muelle y el aire comprimido. Con un muelle sucederia lo mismo que con las otras energias potenciales (energias potenciales segun mi criterio, qeu puede estar equivocado): a mayor distancia mayor energia se acumula y hay un punto cero de equilibrio al que se tiende tanto si se estira como si se comprime. ¿Es quizas la energia contenia en el contenedor de aire una energia potencial elastica?, si es que existe eso, que no recuerdo el nombre de la energia de un muelle, solo que dependia unicamente de la distancia recorrida y que se desprendia calor (energia) que dependia unicamente de la velocidad a la que se comprime el muelle y que ese calor acaba haciendo que el muelle pierda elasticidad. Por supuesto, no es logico que el aire pierda elasticidad porque la recupera luego del calor que absorbe (con tiempo suficiente) del entorno.

Resumiendo, creo que la energia interna tiene que ver con la perdida de rendimiento en la compresion, pero no creo que toda la energia aplicada se convierta en calor, dado que en cualquier otro ejemplo de energia potencial a partir de energia mecanica (subir un peso cierta altura, comprimir un muelle o comprimir aire) toda la energia no se transformó en calor, sino solo una parte, generalmente inapreciable o nula, pero en nuestro caso mayor debido a la rapidez (o al menos me parece recordar que es debido a la velocidad, porque si es isoterma... rendimiento 100%) de una compresion de aire.

¿Es quizas la energia potencial de presion un caso generalizado de la energia potencial elastica de un muelle, pero aplicado a todas las direcciones del espacio? No lo sé. Me conformo con que me rebatais hasta esta parte, porque (y quiero que quede claro) si explico esto es para comprender en qué me equivoco.

Gracias
Adios.

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manu

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Alb:

Antes discutíamos sobre la conveniencia de considerar una masa de gas que se comprime o un depósito al que se añade aire. Una vez que hemos concretado a que ese "potencial" almacenado es energía libre, los dos puntos de vista encajan como un puzzle.

Recurriendo al ejemplo anterior de los 1000 Julios, compara ese depósito con aire comprimido con un volumen igual de aire exterior,que contendrá menos "aire" (o tambien con el aire solo del depósito antes antes de agregar más) . Para ello tendríamos que calcular el valor absoluto de las cuatro funciones de estado U,H,S y G en ambos casos ya que aquí no se tiene encuenta ningun proceso para hayar diferencias inicial y final, solo el estado actual de ambos sistemas.

Al compararlas veremos que:
-U es 1000 J mayor dentro que fuera (porque hay más moléculas dentro)
-H es 1000 J mayor dentro que fuera (porque hay más presión dentro)
-S es igual dentro que fuera (ya que dentro hay más pero está más comprimido, las dos cosas se anulan)
-G es 1000 Julios mayor dentro que fuera, porque lo es H.

No he hecho estos cálculos pero creo que debe ser así. Corregidme si me equivoco.

-Los dos puntos de vista conducen a resultados análogos, aunque en el segundo caso es algo más complicado, ya que habría que hayar los valores absolutos de las funciones de estado.

Yo creo que el tema está resuelto satisfactoriamente.

Un saludo

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manu

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Mensajes: 64
Kazbayadum:
si lees mis dos o tres post anteriores verás que lo que se llama energía potencial debido a la diferencia de alturas, o a la diferente posición de una carga en un campo eléctrico etc, en termodinámica se llama ENERGÍA LIBRE, que es un potencial termodinámico. Tu dirás, bueno, pues es lo mismo, solo cambia el nombre. Sin embargo no es así. Cuando subo unuerpo a mayor altura, la energía potencial se acumula realmente en ese cuerpo mientras que si y conprimo una masa de gas, la energía real (térmica) se acumula en el aire de los alrededores, mientras que el "potencial" de producir trabajo, aunque existe, es en abstracto no se acumula en ninguna parte, es solo eso un trabajo en potencia. Se que suena muy metafísico pero es así.

Bueno, lo que importa es que el resultado final es el mismo ambas energías, potencial o libre, nos suministran trabajo útil: la energía potencial a partir de una diferencia de posiciones en un campo, y la libre a partir de una diferencia de entalpía o entropía.

Un saludo

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jprebo

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Calor es la manifestación de la energía termica (calorias/masa).

calor. (Del lat. calor, -&#333;ris). m. Sensación que se experimenta ante una elevación de temperatura. U. t. c. f. || 2. Ardimiento, actividad, ligereza. || 3. Favor, buena acogida. || 4. Entusiasmo, fervor. || 5. Lo más fuerte y vivo de una acción. || 6. Fís. Energía que pasa de un cuerpo a otro y es causa de que se equilibren sus temperaturas. || ~ atómico. m. Fís. Cantidad de calor que por átomo gramo necesita un elemento químico para que su temperatura se eleve un grado centígrado. || ~ canicular. m. El excesivo y sofocante. || ~ específico. m. Fís. Cantidad de calor que por unidad de masa necesita una sustancia para que su temperatura se eleve un grado centígrado. || ~ latente. m. Fís. El que, sin aumentar la temperatura del cuerpo que lo recibe, se invierte en cambios de estado, como el de los sólidos que pasan al estado líquido y el de los líquidos al convertirse en gases o vapores. || ~ natural. m. El que producen las funciones fisiológicas del organismo. || ~ negro. m. El producido por un radiador eléctrico, cuyo elemento incandescente está oculto a la vista. || ahogarse de ~. fr. coloq. Estar muy agobiado por el excesivo calor. || al ~ de. loc. prepos. coloq. Al amparo y con la ayuda de. || asarse de ~. fr. asarse. || coger ~. fr. Recibir la impresión del calor. || dar ~. fr. Avivar, ayudar a otro para acelerar algo. || dejarse caer el ~. fr. coloq. Hacer mucho calor. || entrar en ~ alguien que tenía frío. fr. Empezar a sentirlo. || freírse de ~. fr. coloq. asarse. || gastar el ~ natural en algo. fr. coloq. Poner en ello más atención de la que se merece. || 2. coloq. Emplear en ello el mayor empeño y esfuerzo. || meter en ~. fr. Mover el ánimo eficazmente hacia algún intento. || pasar ~, o un ~. frs. coloqs. Arg. Pasar vergüenza, quedar desairado. || tomar ~ algo. fr. Avivarse o acelerarse eficazmente. || tomar con ~ algo. fr. Poner mucha diligencia en ejecutarlo. &#9633; V. bomba de ~.
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Caloría, unidad de energía termica.

caloría. f. Fís. Unidad de energía térmica equivalente a la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado centígrado, de 14,5 a 15,5°C, a la presión normal; equivale a 4,185 julios. (Símb. cal). || ~ gramo. f. Fís. caloría. || ~ pequeña. f. Fís. caloría.
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Ya está claro, por cierto, si la temperatura es debido a la cantidad de calorias/gramos, ¿por qué se eleva la temperatura de un tanque que estemos comprimiendo si al fin y al cabo su masa es la misma y sus calorias/gramos tambien?, curioso, los gases incrementan su T según calorias/volumen y no calorias/gramos, por lo tanto, realmente, esa calor (cantidad de calorias) que se extrae del tanque, hace que el tanque tenga menos energía (caloria/gramo) a pesar de que su temperatura no varie y ya puede salir el sól por Antequera, que eso es cierto 100%. por lo que lo ha de compensar con P*V para estar en equilibrio por lo que E= -U + (P*V)=0, es decir, CERO PATATERO.









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