Centrifugado de Polvo

Las leyes del Pendulo Fisico Oscilacion Periodo Frecuencia Concepto

LAS LEYES FÍSICAS DEL PENDULO: PERÍODO Y FRECUENCIA

INTRODUCCIÓN: ¿Qué es un péndulo? Es un cuerpo cualquiera que suspendido de un punto fijo puede oscilar libremente por la acción de su propio peso, o que puede girar, también libremente, alrededor de un eje horizontal. Se lo conoce desde los tiempos anteriores a nuestra era, y la palabra castellana que se usa para nombrarlo deriva del latín que hablaban los antiguos romanos, es decir, de la voz pendulus, que significa pendiente.

El péndulo de un reloj, o el constituido por una pequeña esfera pesada suspendida por medio de un hilo, se denomina péndulo físico. Un péndulo idealizado por un puntomaterial sumamente pequeño, suspendido de un punto fijo con un hilo inextensible y sin peso, es un péndulo simple o ideal. Las leyes que rigen el movimiento del péndulo fueron descubiertas por Galileo Galilei.

Ellas expresan: a) La duración de las oscilaciones es independiente de la amplitud, siempre que éstas no pasen de unos 8º (Ley del isocronismo); b) El tiempo de oscilación no depende de la masa del péndulo (Ley de las masas), y c) Los tiempos de oscilación de dos péndulos de diferentes longitudes están relacionados entre sí como las raíces cuadradas de sus respectivas longitudes (Ley de las longitudes).

Explicación:

PÉNDULO: Llamamos péndulo a todo cuerpo que puede oscilar con respecto de un eje fijo.

Péndulo ideal, simple o matemático: Se denomina así a todo cuerpo de masa m (de pequeñas leyes pendulodimensiones) suspendido por medio de un hilo inextensible y sin peso. Estas dos últimas condiciones no son reales sino ideales; pero todo el estudio que realizaremos referente al péndulo, se facilita admitiendo ese supuesto .

Péndulo físico: Si en el extremo de un hilo suspendido sujetamos un cuerpo cualquiera , habremos construido un péndulo físico. Por esto, todos los péndulos que se nos presentan (columpios, péndulo de reloj, una lámpara suspendida, la plomada) son péndulos físicos.

Oscilación – Amplitud – Período y Frecuencia:

A continuación estudiaremos una serie de procesos que ocurren durante la oscilación de los péndulos y que permiten enunciar las leyes del péndulo.

Daremos previamente los siguientes conceptos:

pendulo físico

Longitud del péndulo (L) es la distancia entre el punto de suspensión y el centro de gravedad del péndulo.

Oscilación simple es la trayectoria descrita entre dos posiciones extremas (arco AB).
Oscilación completa o doble oscilación es la trayectoria realizada desde una posición extrema hasta volver a ella, pasando por la otra extrema (arco ABA). Angulo de amplitud o amplitud (alfa) es el ángulo formado por la posición de reposo (equilibrio) y una de las posiciones extremas.

P
eríodo o tiempo de oscilación doble (T) es el tiempo que emplea el péndulo en efectuar una oscilación doble.

Tiempo de oscilación simple (t) es el tiempo que emplea el péndulo en efectuar una oscilación simple.
Elongación (e). Distancia entre la posición de reposo OR y cualquier otra posición.
Máxima elongación: distancia entre la posición de reposo y la posición extrema o de máxima amplitud.
Frecuencia (f). Es el número de oscilaciones en cada unidad de tiempo.

f=numero de oscilaciones/tiempo

Relación entre frecuencia y periodo

T = período ; f = frecuencia

Supongamos un péndulo que en 1 seg. cumple 40 oscilaciones.

En consecuencia: 40 oscilaciones se cumplen en 1 seg., por lo que 1 osc. se cumple en T=1/40 seg (periodo) .

Obsérvese que: el período es la inversa de la frecuencia.

En símbolos: T=1/f y f=1/T

Leyes del péndulo:
Ley de las masas

Suspendamos de un soporte (por ejemplo: del dintel de una puerta) tres hilos de coser de igual longitud y en sus extremos atemos sendos objetos de masas y sustancias diferentes . Por ejemplo: una piedra, un trozo de hierro y un corcho. Saquémolos del reposo simultáneamente. Verificaremos que todos tardan el mismo tiempo en cumplir las oscilaciones, es decir, que todos “van y vienen” simultáneamente. Esto nos permite enunciar la ley de las masas:

leyes pendulo

LEY DE MASAS: Las tres mas de la figura son distintas entre si, pero el periodo (T) de
oscilación es el mismo. (T1=T2=T3)

Los tiempos de oscilación de varios péndulos de igual longitud son independientes de sus masas y de su naturaleza, o también El tiempo de oscilación de un péndulo es independiente de su masa y de su naturaleza.

Ley del Isócrono: Dispongamos dos de los péndulos empleados en el experimento anterior. Separémolos de sus posiciones de equilibrio, de tal modo que los ángulos de amplitud sean distintos (pero no mayores de 6 o 7 grados).

Dejémolos libres: comienzan a oscilar, y notaremos que, también en este caso, los péndulos “van y vienen” al mismo tiempo. De esto surge la llamada Ley del isocronismo (iguales tiempos):

Para pequeños ángulos de amplitud, los tiempos de oscilación de dos péndulos de igual longitud son independientes de las amplitudes, o también: El tiempo de oscilación de un péndulo es independiente de la amplitud (o sea, las oscilaciones de pequeña amplitud son isócronas).

La comprobación de esta ley exige que los pendulos tengan la misma longitud para determinar que en efecto los péndulos son isocronos*, bastaràverificar que pasan simultáneamente por la posición de equilibrio. Se llegara notar que las amplitudes de algunos de ellos disminuyen mas que las de otros, pero observaremos que aquella situación —el isocronismo— subsiste.

Si disponemos de un buen cronometro, podemos aun mejorar los resultados de esta experimentación . Procedemos a tomar los tiempos empleados por cada uno, para 10 o 100 oscilaciones. Dividiendo esos tiempos por el número de oscilaciones obtendremos el de una sola (en casos de mucha precisión se llegan a establecer tiempos para 1.000, lo que reduce el error por cada oscilación De este modo puede verificarse que en realidad se cumple la ley. (*) Isocronos tiempos iguales.

Ley de las longitudes:

Suspendamos ahora tres péndulos cuyas longitudes sean:

Péndulo A = (10cm) 1 dm.
Péndulo B = (40 cm) 4 dm.
Péndulo C = (90 cm) = 9 dm.

leyes pendulo

leyes pendulo

Procedamos a sacarlos del reposo en el siguiente orden:
1) El de 1 dm. y el de 4dm.
2) El de 1 dm. y el de 9dm.

Observaremos entonces que:
a)
El de menor longitud va más ligero que el otro, o sea: “a menor longitud menor tiempo de oscilación y a mayor longitud mayor tiempo de oscilación”.
b) Mientras el de 4 dm. cumple una oscilación, el de 1 dm. cumple dos oscilaciones.
c) Mientras el de 9 dm. cumple una oscilación, el de 1 dm. cumple tres oscilaciones.

Esta circunstancia ha permitido establecer la siguiente ley de las longitudes:

Los tiempos de oscilación (T) de dos péndulos de distinta longitud (en el mismo lugar de la Tierra), son directamente proporcionales a las raíces cuadradas de sus longitudes.

En símbolos

leyes pendulo

T1 y T2: tiempos de oscilación;
l1
y l2 : longitudes.

Para nuestro caso es:
T1= 1 oscilación y l1= 1dm
T2 = 2 oscilaciones y l2 =4 dm.

luego:

leyes pendulo

Osea: 1/2=1/2

Ahora para:
T1=1 oscilación y l1=1

T
3=3 oscilaciones y l3=9 luego:

leyes pendulo

Osea: 1/3=1/3

Ley de las aceleraciones de las gravedades: Al estudiar el fenómeno de la oscilación dejamos aclarado que la acción gravitatoria tiende a hacer parar el péndulo, pues esa es la posición más cercana a la Tierra. Significa esto, en principio, que la aceleración de la gravedad ejerce una acción primordial que evidentemente debe modificar el tiempo de oscilación del péndulo.

Si tenemos presente que la aceleración de la gravedad varía con la latitud del lugar, resultará que los tiempos de oscilación han de sufrir variaciones según el lugar de la Tierra.

En efecto, al experimentar con un mismo péndulo en distintos lugares de la Tierra (gravedad distinta) se pudo comprobar que la acción de la aceleración de la gravedad modifica el tiempo de oscilación del péndulo.

Por ejemplo: si en Buenos Aires el tiempo de oscilación es T1, y la gravedad g1, en Río de Janeiro el tiempo de oscilación es T2 y la gravedad g2, se verifica la siguiente proporcionalidad:

leyes pendulo

Repitiendo los experimentos para lugares de distinta latitud (por tanto, distinta gravedad) se puede verificar proporcionalidad semejante. De lo cual surge el siguiente enunciado de la Ley de las aceleraciones de la gravedad:

Los tiempos de oscilación de un mismo péndulo en distintos lugares de la Tierra son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de las aceleraciones de la gravedad.

Fórmula del tiempo de oscilación del péndulo:

Para poder obtener el tiempo de oscilación de un péndulo se aplica la siguiente expresión:

leyes pendulo

t: tiempo de oscilación;
l
: longitud de péndulo;
g: aceleración de la gravedad.

que equivale al período o tiempo de oscilación completa.

Si fuera el correspondiente para una oscilación simple, aplicamos:

leyes pendulo

Esta fórmula condensa en sí las cuatro leyes del péndulo. En efecto, observamos:

1) En esa expresión no figura la masa m del péndulo, por lo que “el tiempo de oscilación es independiente de la masa”.

2) Como tampoco figura el ángulo de amplitud, “el tiempo de oscilación es independiente de la amplitud”.

3) La 3ra. y 4ta. leyes están incluidas en el factor:

leyes pendulo

,es decir: «los tiempos de oscilación son directamente proporcionales a las raíces cuadradas de las longitudes e inversamente proporcionales a la de las aceleraciones de las gravedades”.

Péndulo que bate el segundo:

De la expresión:

leyes pendulo

(tiempo de oscilación simple) resulta que el tiempo de oscilación depende de la longitud y de la aceleración de la gravedad.

Si en determinado lugar (g: conocida) deseamos construir un péndulo cuyo tiempo de oscilación sea un segundo, tendremos que modificar su longitud.

Ello se logra aplicando la expresión:

leyes pendulo

luego:

leyes pendulo

y

leyes pendulo

De este modo para t=1 seg. se logra un péndulo que “bate el segundo”. Por ello decimos:

Péndulo que bate el segundo es aquel que cumple una oscilación simple en un segundo.

Para el lugar cuya aceleración de la gravedad es normal (g=9,806) la longitud del péndulo que bate el segundo es 0,9936 m, mientras que para el que cumple una oscilación doble en un segundo será l= 24,84 cm.

Caracterìsticas del movimiento del péndulo – Fuerzas que actúan:

leyes penduloSupongamos el péndulo en la posición de equilibrio AM (Fig. izquierda). El peso P es anulado por la reacción del hilo y no hay oscilación. Consideremos la posición OA, procedamos a descomponer la fuerza peso P, según las direcciones m y n. Obtendremos las fuerzas F1 y F’. La fuerza F’ queda anulada por la reacción del hilo. (Fig. abajo)

En consecuencia, en el punto A actúa solamente la fuerza F1, tangente al arco AMB y que provoca el movimiento del péndulo hacia M.

Si en el punto A’ efectuamos el mismo proceso de descomposición de la fuerza (P) peso, observaremos que F2 es menor que F1 obtenida anteriormente.

Resulta entonces que, a medida que a medida que, el péndulo se acerca a su posición de equilibrio OM la fuerza que provoca el movimiento disminuye hasta hacerse cero en el punto M (peso y reacción se anulan).

leyes pendulo

A pesar de ello, el péndulo continúa oscilando. Ello se debe a la inercia que posee. Si durante este movimiento actúa una fuerza F1, F2, etc., el movimiento es acelerado (no uniformemente acelerado).

Cuando el péndulo pasa al punto M, el peso del cuerpo actúa como fuerza negativa, es decir, el movimiento es retardado. Así llegará a un punto B en que su velocidad se anula, y no sube más (caso análogo al del cuerpo lanzado

hacia arriba al alcanzar su altura máxima). En ese momento el proceso se invierte, repitiéndose en sentido contrario, es decir, de B hacia M, continuando hasta A.

En síntesis:

1) En A, la fuerza F1 hace desplazar al péndulo hasta M (movimiento acelerado).

2) En M péndulo debiera quedar en reposo, pero por inercia continúa con movimiento retardado pues va en contra de la fuerza gravitatoria.

3) En B, la velocidad del péndulo se ha anulado (y = 0). En ese instante se invierte el movimiento y se desplaza hacia M. El péndulo continúa oscilando y cumpliendo el mismo proceso.

En consecuencia:

a) La fuerza que hace mover al péndulo no es constante.

b) La dirección y sentido de esas fuerzas son tales, que tienden a que el pendulo adquiera la posición de equilibrio

c) Como la fuerza F1 no es constan te, la aceleración tangencial no es constante. Su dirección y sentido cambian instante por instante.

d) La velocidad tangencial se anula en los puntos extremos y no es constante. Es máxima al pasar por la posición de reposo.

Por lo tanto: El movimiento del péndulo es variado.

Resulta alternativamente acelerado y retardado una vez cumplida cada oscilación simple y como la aceleración no es constante no es uniformemente variado.

Càlculo de la fuerza F:

Se puede demostrar matemáticamente que la fuerza F se puede calcular mediante la expresión:

leyes pendulo

donde:
P: peso del péndulo;
l: longitud del péndulo;
e: máxmia elongación.

El péndulo y sus aplicaciones:

Las aplicaciones del péndulo son variadas. Las más importantes son:

a) Determinación de la aceleración de la gravedad.

Sabemos que:

leyes pendulo

Elevando al cuadrado miembro a miembro es:

leyes pendulo

y despejando g, es:

leyes pendulo

en esta igualdad es: numero pi (constante=3.1415), y l: medible fácilmente, T: se determina con un buen cronómetro.

Por lo que esta ultima expresión nos permite calcular con relativa facilidad la aceleración de la gravedad en un lugar determinado.

Esto constituye la aplicación científica de mayor importancia del péndulo. Para estas determinaciones se emplean péndulos reversibles, es decir, péndulos que pueden oscilar primero alrededor de un eje y después alrededor de otro. Colocado de tal modo que en cada una de esas posiciones el péndulo posea la misma longitud, y por lo tanto las oscilaciones son isócronas (igual tiempo de oscilación).

Así se logran valores de gran precisión. Se debe tener en cuenta en estas determinaciones la temperatura, amplitud de las oscilaciones y las influencias del rozamiento del aire y del soporte del péndulo.

El método de medición de g, con el péndulo, lo imaginó y expresó Huygens, y fue aplicado por el físico matemático Borda.

b) Determinación del movimiento de rotación de la Tierra.

Si disponemos de un péndulo suspendido de un alambre como indica la figura, y procedemos a sacarlo de su posición de equilibrio, observaremos que el plano de oscilación del péndulo no varía al girar el alambre sostén.

Por tanto: El plano de oscilación de un péndulo se mantiene invariable al modificarse la posición del “plano sostén”. (figura abajo)

leyes pendulo

Foucault, haciendo uso de esa propiedad, pudo demostrar la existencia del movimiento de rotación de la Tierra. Empleó un péndulo que constaba de una esfera de cobre de 25 kilogramos provista de un fiel y suspendida de la cúpula del Panteón (París) por medio de un alambre de acero de 79 m de largo.

En el suelo dispuso una capa de arena húmeda en la cual el fiel de la esfera pendular marcaba los trazos de sus oscilaciones.

Así se pudo ver que, a medida que transcurría el tiempo, esas marcas se iban modificando. Como el plano de oscilación es constante, significaba ello que lo variable era el plano del soporte, es decir, el Panteón o, lo que es igual, la Tierra. En realidad, este experimento puede realizarse en una sala ordinaria con péndulo más corto.

J. BI. Foucault: Físico francès, nacido y muerto en París (1819-68). Entre sus trabajos recordamos la invención del giroscopio, con el que puede determinarse la dirección del meridiano del lugar sin necesidad de la observación astronc5mica, el método para calcular la velocidad de la luz en el aire y en el agua, así como la demostración del movimiento de rotaciòn de la Tierra valiendose del pendulo.

c) Medición del tiempo: Huygens fue quien ideó un mecanismo para poder medir el tiempo. Sabemos leyes penduloque, para determinada longitud, el péndulo cumple una oscilación simple en un segundo. Por tanto, dando a un péndulo esa longitud, nos indicará, para cada oscilación, un tiempo igual a un segundo.

En otras palabras, si construimos un péndulo que efectúe en un día solar medio 86.400 oscilaciones, cada una de éstas nos indica un segundo.

Un péndulo que reúna estas condiciones, aplicado a un mecanismo motor (cuerda o pesas, que harán mover el péndulo) y a un sistema destinado a contar las oscilaciones, o sea, los segundos, constituye un reloj de péndulo.(figura izquierda)

En los relojes portátiles (de bolsillo, despertadores, etc.) el péndulo está reemplazado por el volante (rueda) que produce el movimiento oscilatorio del péndulo.

leyes penduloCristian Huygens: Matemático y astrónomo holandéss (1629-1695). Fue un verdadero genio de su siglo. Inventa el reloj de pèndulo, y luego, el resorte espiral, para los de bolsillo. Enunciò la teoría ondulatoria de la luz, esbozó’ lo que hoy llamamos teorema de las fuerzas vivas; haciendo girar una esfera de arcilla, dedujo que la Tierra no podía ser esferica.

PENDULO DE TORSION Y DE TRACCION:
Péndulo de torsión
leyes penduloLlamamos péndulo de torsión al dispositivo formado por un alambro MN, sujeto por uno de sus extremos —M— a un punto fijo y el otro extremo N unido a una barra AB que a su vez termina en dos esferas.

Torsión: Fenómeno que se produce al aplicar al extremo de un cuerpo una cupla, mientras el otro extremo está fijo. También puede producirse torsión al aplicar simultáneamente un par de cuplas en cada uno de sus extremos. El péndulo de torsión permite calcular el momento de una fuerza F perpendicular al eje de torsión (alambre MN).

Factores que determinan su perìodo o frecuencia:

Apliquemos a los extremos de la barra AB la cupla F1=F2. La barra AB pasaría a la posición A’B’ girando un ángulo a y el alambre sufre una determinada torsión. Liberada la barra AB de esa cupla, el alambre tiende a volver a su posición primitiva debido a la existencia de fuerzas elásticas recuperadoras. En estas condiciones la barra AB comienza a oscilar como un verdadero péndulo físico.

Si deseamos detener al péndulo en el momento que forma el ángulo a será necesario aplicar una fuerza que anule la torsión del alambre. Esta fuerza será mayor o menor según sea el punto de aplicación respecto del centro de giro (respecto del alambre).

Puede verificarse que la intensidad de esta fuerza es la misma que hubiéramos necesitado para que desde la posición de reposo la barra AB formara el ángulo de torsión alfa.

De lo expuesto surge que todo depende del momento de la fuerza aplicada (fuerza por distancia).

Se puede comprobar que entre el momento de la fuerza aplicada y el ángulo de torsión a determinado, se cumple la siguiente relación:

leyes pendulo

En el péndulo de torsión, se cumple:

El tiempo de oscilación es independiente del ángulo de amplitud.

El tiempo de oscilación se calcula mediante la expresión:(*)

leyes pendulo

(*):Para el péndulo físico es:

leyes pendulo

(Para ángulos pequeños: P.d=K)

Similar a la del péndulo físico en la cual es
I: momento de inercia respecto al eje (hilo);
K:constante que resulta del cociente entre M y alfa.


Péndulo de tracción:
Elasticidad por tracción: Es el fenómeno producido por fuerzas que provocan el aumento de longitud de un cuerpo.

leyes pendulo

Sea el alambre a sujeto por un extremo M, y en el otro extremo, un platillo. Si sobre éste colocamos una pesa P, cualquiera, se provocará una fuerza que permitirá verificar un estiramiento o aumento de longitud del alambre. El dispositivo descripto constituye un péndulo de tracción.

Repitamos el experimento variando los pesos y observaremos que a mayor fuerza (peso) se verifica mayor estiramiento. Como es natural pensar, hay ciertos valores para la carga o fuerza F aplicada, en que los estiramientos dejan de ser proporcionales a esas fuerzas.

Existe entonces una tensión (fuerza aplicada) máxima para la cual se produce el estiramiento que permite recobrar al cuerpo su longitud inicial una vez desaparecida esa tensión. Las fuerzas elásticas recuperadoras tienden a llevar al cuerpo —alambre— a su posición o longitud primitiva.

Se produce así un movimiento oscilatorio que tiene un determinado período, que puede calcularse mediante la expresión:

leyes pendulo

Formula similar a la estudiada inicialmente para un péndulo de longitud l.

Fuente Consultada: Física de Carlos Miguel Para Las Escuelas de Educación Técnica

Concepto Descriptivo Sobre la Conservación de la Energíación Técnica

Las Naftas Sin Plomo Ventajas y Objetivos Nafta Ecologica Beneficios

Las Naftas Sin Plomo – Ventajas y Objetivos – Nafta Ecológica Beneficios

Uno de los factores que contribuyen en gran medida a la contaminación atmosférica es la emisión de gases tóxicos que efectúan los automóviles. Para eliminar los óxidos de nitrógeno y carbono que se producen durante la combustión de la nafta, los gobiernos de casi todos los países han comenzado a exigir a las industrias automotrices la instalación de convertidores catalíticos (filtros que se colocan antes del caño de escape a fin de oxidar a dióxido de carbono, C02, los compuestos de carbono y reducir a nitrógeno, N2, los óxidos de nitrógeno).

En América latina, el artículo 13 del Tratado de Asunción y varias resoluciones adoptadas en el marco de los acuerdos por el Mercosur (a partir del año 1991) recomiendan determinados carburantes para minimizar la emisión de gases contaminantes. Uno de ellos es la nafta sin plomo, también conocida como nafta ecológica.

Como ya sabemos la nafta es un derivado del petróleo, cuyo comportamiento antidetonante se determina con el índice de octano u octanaje. Para aumentar el octanaje de las naftas se agrega un aditivo, el tetraetil-plomo (Pb(C2H5)4), sustancia que disminuye la detonación pero que contamina el ambiente por liberar plomo a la atmósfera.

nafta sin plomo

¿Qué ocurre con el plomo cuando alcanza la atmósfera?

El plomo elemental es poco reactivo, pero sus compuestos pueden cambiar en presencia de la luz solar, el aire o el agua. Cuando se elimina plomo a la atmósfera, sus partículas permanecen en suspensión durante diez días, y el hombre puede inhalarlo. Además, los compuestos orgánicos penetran por vía cutánea, es decir que se absorben a través de la piel. Finalmente, el plomo contamina las tierras y las aguas, pasa a la vegetación y de allí a los animales, Incluido el hombre, por vía digestiva.

Una vez incorporado, el plomo afecta numerosos órganos y sistemas. El más sensible es el sistema nervioso, en especial en los niños. También afecta el sistema inmune y los glóbulos rojos, ya que altera la síntesis del grupo hemo de la hemoglobina (proteína presente en los glóbulos rojos, encargada del transporte de oxígeno y dióxido de carbono). Produce, además, nacimientos prematuros, con bebés de bajo peso, retardo mental, dificultades de aprendizaje. Retarda el crecimiento de los niños.

En los adultos el plomo disminuye la capacidad de respuesta, causa debilidad en las articulaciones, anemia y abortos espontáneos, daño en el aparato reproductor masculino. Algunos estudios de laboratorio sugieren que elacetato de plomo (Pb(C2H302)2 es una sustancia cancerigena. La intoxicación crónica con plomo se denomina saturnismo y es padecida, por lo general, por individúes que trabajan en industrias donde se emplea este meta

• en la industria automovilística, ya que el plomo se emplea para fabricar baterías y carburantes (antidetonantes);
• en la fabricación de pinturas;
• en la industria de los plásticos, donde el estearato de plomo se emplea como estabilizante;
• en la producción de ácido sulfúrico;
• en la recuperación de metales;
• en la plomería.

El personal involucrado en estas actividades debe ser sometido, de manera obligatoria, a controles periódicos de plombemia, es decir, del nivel de plomo en la sangre. También es preciso efectuar controles ambientales en las áreas de trabajo y las zonas circundantes.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) define como intoxicación los valores de Plombemia de más de 15 μg/dl., mientras que el Centro de Prevención y Control de Enfermedades de Estados Unidos recomienda intervención médica cuando los niveles son mayores de 10 mgr/dL en niños y 25 mgr/dL en adultos, en varios trabajadores del supergas se encontraron valores superiores a 30 mgr.

El diagnóstico de saturnismo se realiza mediante el llamado perfil plúmbico que involucra tres tipos de controles: hematológicos, metabólicos y toxicológicos.

Los controles hematológicos se efectúan por observación microscópica de los eritrocitos (serie roja) que se alteran; los controles metabólicos incluyen metabolitos y enzimas presentes en la síntesis del hemo, como la 5-ALA-dehidratasa; las pruebas toxicológicas incluyen el dosaje de plomo en la sangre, en la orina y en el pelo.

Por todo esto, el mejoramiento de las naftas se realiza en la actualidad sin el agregado de plomo.

Entre los métodos-químicos utilizados para aumentar el índice de octano de la nafta sin recurrir al tetra-etil-plomo, se destacan los de isomerización (reformado) y alquilación. Ambos procesos permiten obtener mayores proporciones de isooctano, y se representan mediante las siguientes ecuaciones:

1) Isomerización. A partir del n-octano (lineal) se obtiene su isómero isooctano (ramificado),

2) Alquilación. Adición del 2-metilpropano a la doble ligadura del 2-metilpropeno.

 

 

Fuente Consultada:
QUÍMICA I Polimodal
FÍSICA II Polimodal
CONSULTORA Enciclopedia Temática Ilustrada Tomo 10 El Mundo Físico

Explicacion de las leyes de la termodinamica Descripciòn Sin Formulas

BREVE EXPLICACIÓN SIN FORMULAS DE LAS LEYES DE LA TERMODINÁMICA

La termodinámica es el estudio del calor y de la temperatura. El calor es una forma de energía y la temperatura es la medida de la energía interna de una sustancia. El principio de la conservación de la energía es fundamental en el estudio de la termodinámica. Fue desarrollada a finales del siglo XIX por doce científicos, entre ellos James Joule (1818-89), el dueño de una fábrica de cerveza del norte de Inglaterra, y Hermán von Helmholz (1821-94), un fisiólogo alemán. Aunque, al parecer, existían suficientes pruebas de que la energía no se conservaba, esta teoría finalmente se pudo establecer.

Una de las leyes fundamentales de la física es que no se puede obtener algo de la nada. Por ejemplo, el motor de un coche no funciona ni el depósito del combustible está vacío. Antes de que el motor pueda suministrar energía mecánica al coche, es preciso que le demos, como mínimo, la misma cantidad de energía en forma diferente, por ejemplo, la energía química del combustible.

Pero la ley también afirma lo contrario: no se puede transformar algo en nada. Si la mezcla de gas combustible y aire se quema en los cilindros del motor, es imposible que no salga ningún tipo de energía del motor. No toda la energía que sale de éste es de la oíase que nosotros deseamos, es decir, energía mecánica para mover el coche, sino que la mayor parte se transforma en calor, con lo que se desperdicia. Pero, ya sea energía perdida en forma de calor o energía mecánica útil, la cantidad total de energía es exactamente la misma que la liberada por el combustible. En ningún caso se puede perder algo de energía.

Esta ley se conoce como ley de la conservación de la energía, y afirma que la energía no se puede crear ni destruir. Asimismo, es parte intrínseca de la primera ley de la termodinámica. La termodinámica es una rama de la física que trata, entre otras cosas, del transporte del calor de un lugar a otro, y de la conversión de la energía calorífica en otras formas de ella.

Además de afirmar que la energía se conserva, la primera ley define la energía calorífica y la energía mecánica. Parece obvio afirmar que la energía mecánica es la clase de energía ligada al movimiento que posee cualquier objeto que se mueve, mientras que la energía calorífica es algo que hace que los cuerpos estén más calientes.

Sin embargo, a menudo, la distinción entre estos dos tipos de energía no es tan clara y terminante. En el cilindro de un motor de combustión interna, por ejemplo, la mezcla de los gases se comprime o expande, según los pistones suban o bajen en el interior del cilindro. La mezcla gaseosa entra en ignición cuando su volumen es mínimo, es decir, en el instante en que se completa su compresión. En ese momento, la energía calorífica procedente de la reacción química se comunica al gas.

Un gas calentado se expande siempre que tenga oportunidad para ello. Debido a que su energía ha aumentado, las moléculas empujan contra todas partes, tratando de separarse, y, al hacerlo, actúan sobre el pistón forzándolo a moverse. Se dice que el gas trabaja contra el pistón y, a medida qué ello ocurre, parte de su energía calorífica primitiva se transforma en energía mecánica, que llega a las ruedas por intermedio de un complejo mecanismo.

La energía que resulta de la expansión y el trabajo realizado es la energía mecánica. Pero los gases están siempre más calientes que antes de la explosión, esto es, retienen siempre cierta cantidad de energía.

Este otro tipo de energía se denomina energía calorífica interna. La primera ley de la termodinámica afirma que la energía interna, junto con la energía mecánica, es igual a la energía calorífica suministrada a los gases inicialmente.

La termodinámica nunca trata el movimiento de las partículas aisladas que forman la materia considerada (en nuestro caso, las moléculas del gas). Esta ciencia trata sólo del comportamiento del gas en conjunto. Es fácil para la termodinámica manejar cantidades tales como la presión, temperatura y volumen de un número relativamente grande de moléculas, cuando todas ellas se comportan, más o menos, del mismo modo. Pero, aunque la termodinámica nunca se preocupa de las moléculas aisladas, la energía interna y la energía mecánica tienen su significado cuando se aplican a las propias moléculas.

La vibración de las moléculas se debe a la energía interna y, cuanto más caliente está una molécula, más vibra. La energía que aumenta la velocidad de las moléculas y hace que el gas, en conjunto, se expanda es la forma de energía que se puede convertir en energía mecánica.

LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Si se ponen en contacto un recipiente de agua hirviendo y un plato con hielo, el agua se enfría y el hielo se calienta. Hay un intercambio de calor entre el agua hirviendo y el hielo, y pasa más calor del agua al hielo que del hielo al agua.

Segunda ley de la termodinámica

Es decir: el calor siempre va «cuesta abajo», desde el objeto más caliente al objeto más frío. No es posible que el calor vaya «cuesta arriba» por sí mismo; por ejemplo, de un objeto frío a otro caliente. Esta afirmación es una de las muchas maneras de enunciar el segundo principio de la termodinámica.

La termodinámica es una rama de la física, que se ocupa de las cantidades de calor que van de un lugar a otro, y de la transformación de la energía calorífica en otras formas de energía. El principio (ley) cero de la termodinámica define la significación de la temperatura. El primer principio establece que si tenemos una cierta cantidad de calor, podemos convertirla en otra forma de energía; pero, hagamos lo .que hagamos, no podemos conseguir que desaparezca. Cuando en dos objetos a distinta temperatura existe una cierta cantidad de energía, el segundo principio rige la dirección del flujo de energía calorífica de un objeto a otro.

La termodinámica abarca, fundamentalmente, una serie de desarrollos matemáticos, y existen muchas otras maneras matemáticas de definir el segundo principio de la termodinámica. Sin embargo, todas ellas se resumen, diciendo, simplemente, que es imposible que el calor, por sí solo, vaya «cuesta arriba».

En un refrigerador doméstico se hace que el calor vaya «cuesta arriba». Para ello, debe absorberse calor del congelador, que es el lugar más frío del refrigerador. Se extrae de un lugar frío y se cede a un lugar más caliente: el aire que rodea al refrigerador. Pero el calor no puede hacer esto por sí solo.

En muchos de ellos (los de compresor), el movimiento «cuesta arriba» del calor, del objeto frío al caliente, es ayudado por un motor eléctrico, mientras que el calor en sí es transportado por el vapor, en tubos. Por lo tanto, se usa energía (por el motor) para transferir el calor. Se hace que el vapor se condense, y entonces se lo expansiona bruscamente.

Al expansionarse, se enfría hasta que su temperatura queda por debajo de la parte más helada del congelador. Solamente así se puede extraer calor de éste, pues, de acuerdo con el segundo principio, el calor sólo puede pasar a un objeto más frío. Después, el motor comprime el gas, su temperatura sube nuevamente, y de esta forma puede ceder su calor al aire exterior. Luego, el gas se expansiona, se enfría, y todo el ciclo se repite continuamente.

Sería mucho más fácil fabricar refrigeradores, si el segundo principio de la termodinámica fuese falso. Si, por ejemplo, el calor pudiese ir, por sí solo, desde el plato con hielo al recipiente de agua hirviendo, el hielo se enfriaría más y el agua herviría con mayor intensidad. El calor extraído al hielo podría aprovecharse para hervir el agua. Los refrigeradores no necesitarían motores ni circulación de líquidos. Desgraciadamente, esto no ocurre, y esa imposibilidad es la mejor prueba en apoyo del segundo principio de la termodinámica.

LA TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

A Fahrenheit no le gustaba la idea de tener que operar con temperaturas negativas. Por eso, al idear su escala de temperaturas, quiso asegurarse de que nunca encontraría una temperatura negativa. Fijó como punto cero de la escala, 0°F, la temperatura de la sustancia más fría entonces conocida, una mezcla frigorífica de hielo y sal. Sin embargo, hace tiempo que esta ventaja en la escala Fahrenheit ha desaparecido. Se han desarrollado métodos que permiten alcanzar temperaturas mucho más bajas, que son temperaturas negativas en la escala Fahrenheit.

El método principal consiste en enfriar un gas, comprimirlo y luego dejarlo expandir de repente. En estas condiciones, muchos gases se enfrían considerablemente. Por medio de algunos sólidos, todavía pueden alcanzarse temperaturas más bajas, enfriándolos mientras se encuentran en un fuerte campo magnético. Cuando se suprime el campo, la temperatura del sólido desciende aún más.

Hay, sin embargo, un límite perfectamente definido para el enfriamiento alcanzado en estos procesos. Existe un cero natural de temperatura, el cero absoluto, que es definitivamente la temperatura más baja posible. Mientras que la «temperatura más fría posible» de Fahrenheit no duró mucho tiempo como tal, en cambio no hay probabilidad alguna de alcanzar nada más frío que el cero absoluto.

Parecía evidente a los científicos, al observar el comportamiento de los gases sometidos a enfriamiento, que debía existir un cero absoluto. En efecto, comprimieron los gases enfriados. Se midió la velocidad de compresión y se llegó a la conclusión de que, si pudiera continuarse el enfriamiento por debajo de —460°F (—273° en la escala centígrada), el volumen del gas habría quedado reducido a nada. ¡Evidentemente, sería imposible lograr un gas más frío que el cero absoluto, donde ocuparía un espacio negativo!

Si bien se reconoció como cosa imposible alcanzar una temperatura más baja que el cero absoluto, persistía todavía el problema: ¿Era incluso posible alcanzar el cero absoluto mismo? Y aunque actualmente los científicos están a unas cuantas millonésimas de grado de alcanzarlo, es bien sabido que, realmente, jamás lograrán conseguirlo. Esta afirmación es una de las maneras de enunciar la tercera ley de la termodinámica: «Por mucho que tratemos de enfriar una cosa, es imposible enfriarla por debajo del cero absoluto.»

Los científicos han constatado que cuanto más fría está una sustancia, tanto más difícil es conseguir nuevos enfriamientos. Aislar la sustancia y protegerla del calor del laboratorio es prácticamente imposible. Las sustancias a bajas temperaturas, invariablemente, se guardan en recipientes de vacío especialmente diseñados. Pero no es ésta la razón principal de que no pueda alcanzarse la mínima temperatura posible.

El único método de enfriamiento adecuado es, por consiguiente, aquél en que se enfría una clase especial de cristal hasta pocos grados del cero absoluto, con helio líquido. Al mismo tiempo, el cristal se mantiene en el campo magnético de un grande y potente electroimán. El helio líquido se quita, el cristal se aísla por completo y el campo magnético se desconecta lentamente.

Tienen lugar cambios en la manera en que los átomos están dispuestos en el cristal, y el resultado es un descenso de la temperatura. Teóricamente, entonces sería posible usar este cristal enfriado para, a su vez, enfriar otro cristal, y repetir el proceso de magnetización y desmagnetización sucesivamente, llegando cada vez más cerca del cero absoluto.

Desgraciadamente, sucede que, al bajar la temperatura, este descenso se vuelve cada vez más pequeño, de forma que para un cristal de temperatura muy cercana al cero absoluto, el descenso de ésta llega a ser infinitamente pequeño. Por muchas veces que los cristales sean sucesivamente enfriados, los descensos de temperatura son tan minúsculos, que el cristal nunca alcanzará el cero absoluto.

ENTROPÍA: La entropía es un parámetro usado en la mecánica estadística para describir el desorden o caos de un sistema. Un estado de gran desorden es aquel, en el cual las moléculas se agitan al azar en todas las direcciones, con muchas velocidades diferentes. Una definición alternativa de la segunda ley de la termodinámica es que la entropía del universo nunca disminuye. De esta definición se desprende que el universo va hacia el equilibrio térmico por medio de un desorden creciente. Por lo tanto, el universo no puede haber existido siempre, sino ya habría llegado a dicho estado de equilibrio.

CALOR LATENTE: Cuando se transmite calor de un cuerpo a sus alrededores, generalmente varían su temperatura y sus energías internas. Esto no ocurre, cuando el cuerpo cambia de forma, por ejemplo de sólido a líquido o de líquido a gas. Este fenómeno se denomina cambio de estado y sólo hace variar la energía interna de un cuerpo.

La cantidad de calor que se necesita para provocar un cambio de estado se denomina calor escondido o latente. Para convertir agua a 100°C (212°F) a vapor de agua se requiere casi siete veces más calor (calor latente de vaporización) que para el cambio de hielo a agua (calor latente de fusión). Esto varía para diferentes temperaturas de agua: se necesita más calor para cambiarlo a vapor de agua a 80°C (176°F) y menos a 110°C (230°F). En cada caso las fuerzas de atracción que enlazan las moléculas de agua se tienen que soltar o romper. El calor latente tiene un efecto importante sobre el clima (ver gráfico 6). Un ciclo similar tiene lugar en una bomba de calor o en una nevera.

Fuente Consultada: Revista TECNIRAMA Nª 78.