Maquinas Termicas

El calor ha sido utilizado para muy diversas fines; con el comienzo del desarrollo de la sociedad industrial hemos averiguado como transformar el calor en energía mecánica. Los artefactos encargados de realizar esta transformación son las maquinas térmicas.

La idea de cualquier maquina térmica es que la energía mecánica se puede obtener a partir de la energía térmica solo cuando permite que el calor fluya de una temperatura alta a una más baja.

Recordando que energía térmica es o se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura.

El segundo principio de la termodinámica dice que el calor fluirá espontáneamente de un objeto calienta o un objeto frio, el calor no fluirá espontáneamente de un objeto frio a uno caliente. Pero esto se da solo para algunos casos en particular, para la realización de un enunciado el cual se aplicara para otros casos se empezó en la investigación de las maquinas térmicas que en pocas palabras son un dispositivo que convierte cualquier energía térmica en trabajo mecánico, este último se produce a través de sus fronteras.

El proceso de la maquina térmica puede presentar diversas variables; si el procedimiento consigue que el fluido incremente su propia energía entonces la maquina se va a llamar generadora, en cambio si el fluido disminuye notablemente su energía se denomina como motora

Las máquinas están constituidas por elementos mecánicos que se agrupan formando mecanismos, cada uno de los cuales realiza una función concreta dentro de la máquina.

• Movimiento lineal: El movimiento en línea recta o en una sola dirección

• Movimiento alternativo: El movimiento adelante y atrás a lo largo de una recta Movimiento de rotación: El movimiento circular Movimiento oscilante: El movimiento hacia delante y hacia atrás formando un arco (o parte de un círculo).

Las maquinas terminas consisten en: como se ve en la figura el calor que entra está a una temperatura alta, esta se transforma luego en w (trabajo) y parcialmente se expulsa como el calor que sale encontrándose a una temperatura baja. Dichas temperaturas reciben el nombre de operativas.

El trabajo de estas máquinas se puede obtener así:

W= calor que entra- calor que sale

De igual forma a este tipo de máquinas se les puede medir la eficiencia que es la relación entre la salida, la energía que se busca tener, y la entrada, la energía que cuesta pero se debe definir la salida y la entrada. Se puede decir que una maquina térmica, la energía que se busca es el trabajo y la energía que cuesta es el calor de la fuente de alta temperatura

Esta se puede buscar como: ósea la razón entre el trabajo efectuado y la entrada de calor.

A temperaturas normales no es posible un motor 100% eficiente, solo si la temperatura de escape fue cero, peo alcanzar el cero es una imposibilidad practica y teórica, por eso se puede decir que no es posible que exista un dispositivo cuyo único efecto sea transformas por completo una cantidad dada de calor en trabajo, este se le conoce como el enunciado de kelvin-Planck de la segunda ley de la termodinámica.

Sadi Carnot, el fundador de la termodinámica como disciplina teórica. Busca establecer la máxima cantidad de trabajo que puede ser producido por una máquina térmica que trabaja entre una fuente a alta temperatura y un depósito a temperatura menor, esta sería una maquina ideal donde sus procesos seria reversibles, pero en la realidad estos procesos son irreversibles por que la turbulencia de los gases sería diferente y la perdida de calor por fricción no se invertiría por sí mismo

Carnot también establece que el rendimiento de cualquier máquina térmica depende de la diferencia entre temperatura de la fuente más caliente y la fría. Las altas temperaturas del vapor presuponen muy altas presiones y la expansión del vapor a bajas temperaturas produce grandes volúmenes de expansión.

Se define ciclo de Carnot como un proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas

La máquina de Carnot puede pensarse como un cilindro con un pistón y una biela que convierte el movimiento lineal del pistón en movimiento circular. El cilindro contiene una cierta cantidad de un gas ideal y la máquina funciona intercambiando calor entre dos fuentes de temperaturas constantes T1 < T2. Las transferencias de calor entre las fuentes y el gas del cilindro se hacen isotérmicamente, es decir, manteniendo la temperatura constante lo cual hace que esa parte del proceso sea reversible. El ciclo se completa con una expansión y una compresión adiabáticas, es decir, sin intercambio de calor, que

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