Barco Pop Pop 2a5r5x

BARCO POP POP María Alejandra Rodríguez Karen Daniela Rincón David Santiago Martínez Juan Sebastián Amezquita

INTRODUCCIÓN Los barcos a vapor datan desde el siglo XIX, el principio de su funcionamiento se basa en la generación de trabajo a partir calor. El calor es generado por una caldera, la cual está formada por un recipiente cerrado de metal con agua en su interior, ésta genera una producción continua de vapor a presión y temperatura determinadas.

MATERIALES • Triplex • Palos de balso • Papel contac • Silicona

• Tubo de cobre 4mm • Velas

PLANOS Cubierta

Salida del vapor Entrada del fluido

Llama (Motor)

Tubo de cobre

FUNCIONAMIENTO 1. Se llena el tubo de cobre con agua mediante una jeringa. 2. Al prender la vela, esta calienta el tubo y el líquido que está dentro, haciendo que el agua se convierta en vapor y desplace la que está en fase líquida. 3. El agua exterior, sometida a la presión atmosférica, vuelve a llenar el tubo. El vapor que sale se condensa al salir.

Entrada de agua (Fría)

Salida de vapor de agua (Caliente)

ANÁLISIS TERMODINÁMICO PRIMERA LEY: 1 2

1 2

𝑄 + 𝑚𝑔𝑧1 + 𝐻1 + 𝑚𝑉12 − 𝑊 + 𝑚𝑔𝑧2 + 𝐻2 + 𝑚𝑉22 = 0

𝑄 + 𝑚(𝐻1 − 𝐻2 ) = 𝑊 Para el calculo del trabajo se calcula la eficiencia del motor: 𝑇𝑖 𝑛 =1− 𝑇𝑓 1

2

285,15 𝑛 =1− = 0,22 365,75 La eficiencia del motor es de 22% 1

2

VOLVIENDO A LA ECUACIÓN

CALCULO DE MASA: 𝑉 𝑚= 𝑣 −6 3 5,2𝑥10 𝑚 −3 𝑚= = 5,1979𝑥10 𝑘𝑔 3 𝑚 1,0004𝑥10−3 𝑘𝑔

𝑄 + (𝐻1 − 𝐻2 ) = 𝑊 Y SABIENDO QUE 𝑛 = 𝑊/𝑄 ENTONCES

AHORA:

𝑄 + 𝑚(𝐻1 − 𝐻2 ) = 𝑛𝑄

𝑄=

𝑄 1 − 𝑛 = −𝐻1 + 𝐻2 𝑄=

𝑞=

𝑚(𝐻2 −𝐻1 ) (1−𝑛)

(2664.26−29,384) (1−0,22)

𝑘𝐽

= 2994,18 𝑘𝑔

𝑛𝑄 = 𝑊 𝑤 = 658,71

𝑘𝐽 𝑘𝑔

𝑘𝐽 ∗ 2994,18 𝑘𝑔 𝑄 = 15,5634 𝑘𝐽

5,1979𝑥10−3 𝑘𝑔

𝑊=

𝑘𝐽 ∗ 658,71 𝑘𝑔 𝑊 = 3,4239 𝑘𝐽

5,1979𝑥10−3 𝑘𝑔

SEGUNDA LEY 2 𝛿𝑄

𝑠2 − 𝑠1 = ‫׬‬1

+ 𝑠𝑔𝑒𝑛 365,75 7,4461 − 1,2223 − 0,445𝑙𝑛 = 𝑠𝑔𝑒𝑛 285,15 𝑇

𝑠𝑔𝑒𝑛 = 6,1132 𝑆𝑔𝑒𝑛 =

𝑘𝐽 6,1132 𝑘𝑔

𝑘𝐽 𝑘𝑔

∗ 5,1979𝑥10−3 𝑘𝑔

𝑆𝑔𝑒𝑛 = 0,0317𝑘𝐽

CONCLUSIONES • Como resultado de la observación del prototipo en funcionamiento se puede concluir que el barco se mueve por el vapor resultante de calentar el agua dentro del tubo de cobre y esto le genera un impulso. • Los cálculos realizados para el experimento están hechos en el caso real de la aplicación de la primera ley de la termodinámica (la conservación de la energía) en el cual tenemos una perdida de energía. Aunque en las consultas previas se evidencia que los cálculos son realizados en el caso ideal, con la temperatura constante, para que el trabajo producido por el sistema sea equivalente al calor proporcionado al mismo.

BIBLIOGRAFÍA http://www.ingenieriaquimica.org/foros/leyes-la-termodinamica https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_hidr%C3%A1ulica https://es.slideshare.net/lbajavier/barco-de-vapor-termodinamica https://bibianarodriguez.files.wordpress.com/2014/06/thermody-boat.pdf