De la Termodinámica.

De la Termodinámica.

La Termodinámica pretende conocer las relaciones y transformaciones recíprocas entre la energía mecánica y calorífica. Pretende conocer las relaciones existentes entre el Sistema y el Sistema Controlador, o Ambiente Controlador, para obtener el máximo rendimiento de éste último. En particular de Sistemas Controladores Mecánicos. 

Principio Primero de la Termodinámica, o Principio de Equivalencia de Mayer.- Dice que en toda transformación termodinámica hay una relación constante entre el calor absorbido (o eliminado) y la cantidad de trabajo producido (consumido). 

Principio de conservación de la energía. Una determinada cantidad de calor, siempre produce una determinada cantidad de trabajo, y recíprocamente también. Hecho que se expresa como T/Q = K, donde T, Q y K representan, respectivamente, el Trabajo, Calor y Equivalente mecánico del calor. La inversa de esta última (1/K) se denomina "equivalente calorífico del trabajo".

Principio Segundo de la Termodinámica, o Principio de Carnot. Dice que el calor solo puede ser transmitido de un cuerpo caliente a uno frío, y nunca en sentido inverso. Es decir, en toda transformación termodinámica la relación existente entre el calor absorbido y el eliminado es menor que 1, y por ello, para que una máquina térmica pueda producir trabajo, es preciso que en ella existan dos focos de temperatura distinta, y que parte  del  calor del foco caliente (>T) pase al foco frío (

Rendimiento Teórico de una Máquina Térmica. Conocer los dos principios de la Termodinámica permite el del Sistema Controlador, máquina en particular, pretendiendo llegar al de su Control. Este se obtiene conociendo su Rendimiento (R).

El fin último de este conocimiento es el de llegar a tener el control total de la máquina, y con ello poder llegar a obtener su máximo rendimiento que es el aquel del máximo aprovechamiento de la energía. El cálculo de este Rendimiento se hace de acuerdo con la expresión siguiente: 

       R = (Q1- Q2)/Q1, R = (T1-T2)/T1, o R = 1- (T2/T1) 

donde R, Q1, Q2, T1 y T2 representan, respectivamente, el Rendimiento, Calor del cuerpo caliente, Calor del cuerpo frío, Temperatura del cuerpo caliente y Temperatura del cuerpo frío.

Toda la Ciencia de Ingeniería tiene como propósito el diseño de la máquina "perfecta", o de rendimiento máximo.

Hoy, se estima que el rendimiento teórico del Ciclo de Carnot es del 38%, siendo el conseguido en la práctica cercano al 25%. 

La Termodinámica en la Teoría y Método del Conocimiento de Sistemas por su Comportamiento. 

Se conoce la acción tenida por el Ambiente Controlador, o máquina en particular, siendo ésta, aquella denominada Demanda de Apertura (DA). Es conocido su valor de bondad máxima como del 33.33%.

El conocimiento de la Demanda de Apertura viene determinado por el Principio Primero de la Termodinámica, siendo equivalente, en sus términos, como sigue:

I1ª : Trabajo relacionado por el Ambiente Controlador, o máquina. 

I3ª: Calor absorbido, o eliminado por el Ambiente Controlador, máquina en particular.

DA: Equivalente mecánico del trabajo. 

El rendimiento tenido por el Ambiente Controlador es conocido, siendo aquel denominado Demanda de Cierre (DC). Es conocido su valor de bondad máxima como del 66.66%.

Al igual que se conoce la Acción y el Rendimiento del Ambiente Controlador, también se conoce su naturaleza. Es decir, se conoce la Eficacia del Ambiente Controlador, o Eficacia del Trabajo. Este viene dado por la Demanda Demandada, que tiene como bondad máxima el 100%, y por aquella denominada Demanda Demandada de Cierre, que tiene por valor de bondad máxima el 0.00%. Así, podemos conocer que la Acción del Sistema Controlador sobre el Sistema Controlado es de Amplificación o Reducción, como sigue: 

Acción de Amplificación, si DD>1 y DDC<0. 

Acción de Reducción, si DD<1 y DDC>0. 

De la Termodinámica de Procesos Irreversibles. 

Con el propósito de desacralizar la Ciencia haré una presentación de esta aparente no relación entre el Sistema Hombre y el Sistema Social haciendo referencia a la termodinámica de los procesos irreversibles que considera a los mismos como  sistemas  abiertos, ya que hay una energía que se libera, o no se "utiliza". 

Algunos aspectos sobre la Termodinámica de los Procesos Irreversibles. 

La imposición del Observador al Observable da lugar al llamado "nivel de resolución".

El Observador, por su acción impositiva sobre el Observable determina a éste como Objeto, Sistema Cerrado en sentido extenso. Así pues, aunque el Observable es un Sistema Abierto, aquel resultante de someterse a observación es un Sistema Cerrado.

Todo Observable es un Sistema Abierto. Consecuentemente para considerar irreversible un proceso hay que determinarlo como Objeto, y en este caso hay transferencia de energía del  mismo al Ambiente. Esta energía que se transfiere es manifestación de la propiedad primera de todo Observable, o interacción probable entre el Objeto y su Ambiente; interacción reconocida como "fuerza". El grado de reconciliación entre la interacción demandada por el Objeto y la demandada por el Ambiente, interacción obtenida por el Objeto, determina el sentido de la misma. Este proceso de interacción generado se reconoce como "flujo", y al grado de reconciliación señalado como "gradiente".

Realmente estoy diciendo lo mismo que el teorema fundamental de Onsager, que establece el que siempre que se realice una elección apropiada para los flujos (Ji) y las fuerzas (Xi), la matriz de los coeficientes fenomenológicos (Lik), es simétrica: es decir, Lik = Lki (i,k = 1,2,3,...), identidad reconocida como "relación recíproca de Onsager".

Hay que tener en cuenta que la Termodinámica de los Procesos Irreversibles es una  concepción, o teoría  científica. Los coeficientes fenomenológicos son las ecuaciones de estado, o de relación entre las distintas propiedades secundarias del Objeto y del Ambiente que determinarán, en su totalidad, las propiedades flujos y fuerzas. Es decir, dado que hay interacción entre Objeto y Ambiente, tal propiedad puede ser observada, tanto a  través de la ecuación de estado de las propiedades secundarias del Ambiente, como del Objeto.

Sin embargo, bajo la concepción de la Teoría y Método del Conocimiento de Sistemas por su Comportamiento, se conoce la interacción en sí misma, o fuerza. Tal  conocimiento no es absoluto, sino relativo a través de la participación de los tres constituyentes del Sistema "Proceso Irreversible" y dado por el Estado-Tipo de su comportamiento. Como consecuencia del carácter prospectivo de la información que se ofrece, también se conoce la dinámica de EstadosTipo, su fluctuación, y su sentido; es  decir, el flujo.

Bajo esta concepción se habla de "indeterminación" como equivalente a irreversibilidad. Así, a menor indeterminación (tendencia al Estado-Tipo F), mayor irreversibilidad, y viceversa. Igualmente, a mayor indeterminación, mayor desorden, mayor entropía.

El término "estado de equilibrio" se hace equivalente al de Sistema Controlado. 

Igualmente, el término "asimetría" se hace equivalente al de Estado-Tipo Tendencia AB, y el de "asimetría" al de Estado-Tipo Tendencia F. 

Generalidades sobre el calor no utilizado de los llamados Procesos Irreversibles. 

En Biología se dice que la energía liberada en forma de calor, y resultante de la diferencia entre aquella producida y la consumida en un proceso termodinámico, no es "utilizable". En realidad, esto no es así.

Si se considera un "nivel" de resolución biológico como el de una "relación", o proceso bioquímico, el desprendimiento de calor como consecuencia de ser un sistema abierto, genera un comportamiento, reacciones bioquímicas, tanto a  nivel biológico superior  como inferior, respecto al proceso. 

Esta generación viene dada como consecuencia de la interacción de la energía, calor, liberada por una determinada reacción bioquímica, con los constituyentes de las reacciones de otros niveles de resolución biológico.

A nivel del sistema Hombre, o Individuo la liberación de calor a su ambiente, genera el comportamiento de otras reacciones dadas a niveles de resolución distintos del  mismo. En definitiva, el sistema Hombre es un sistema abierto.

Así, la liberación de energía a niveles biológicos "inferiores", sistema Hombre, o Individuo es consecuencia de la transformación de un Estado-Tipo en otro. Como consecuencia de  su carácter abierto, el ecosistema Tierra, nivel que se reconoce como "superior" al sistema Hombre, libera energía como consecuencia de su transformación de un Estado-Tipo en otro. De igual modo podemos considerar al sistema Universo.

Como consecuencia del comportamiento de transformación indeterminado de un Estado-Tipo de máxima indeterminación a otro de mínima, es explicable la existencia, respectivamente, de un Universo "simétrico" (estado en que todas las propiedades secundarias son una: las cuatro fuerzas de interacción de la Materia) y de uno "asimétrico". El ecosistema Tierra se encontraría en la  fase  de  asimetría del Universo de mínima indeterminación, o de máxima determinación.

La energía "atómica" es la que da lugar a la transformación de nuestro estado en el de máxima indeterminación.

¿Cuál es el tiempo de autocontrol del comportamiento del sistema Tierra?. Es decir, ¿cuál es el tiempo durante el cual se mantiene el estado de comportamiento?. Este conocimiento nos permitiría conocer el tiempo de existencia, de vida, de asimetría del Universo y por ello de la nuestra.