Máquina Térmica

Física II: Memoria de la práctica 1

Medida de la eficiencia de la maquina térmica:

Vamos a calcular la eficiencia de la maquina térmica para diferentes temperaturas del foco caliente. Para ello empezamos ajustando el voltaje de la fuente de alimentación a unos 11 V. La temperatura del foco caliente empezará a subir hasta alcanzar un valor cercano a 80ºC (unos 10 kΩ). Al cabo de unos 5 o 10 min se estabilizará el sistema. En este momento mediremos las temperaturas de los dos focos midiendo la resistencia del termistor y usando la tabla de conversión del Anexo I. Se mide también el voltaje en el calentador VH, la intensidad en el calentador IH, el voltaje V0 en la resistencia de carga R0.

Calculamos las distintas potencias que intervienen a partir de las expresiones deducidas anteriormente. Anota los valores en una tabla.

Determinar la carga para obtener el rendimiento óptimo:

Vamos a determinar el valor de R0 para la cual la eficiencia de la maquina térmica será máxima. Para ello vamos a variar los valores de R0. Usaremos los valores de 0.5, 1, 1.5, 2 y 3Ω.

Realizaremos todas las medidas para los mismos valores de temperatura de los focos. Para ello ajustaremos el voltaje de la fuente de alimentación a unos 10,6 V y esperaremos a que la temperatura se estabilice. Tomaremos los datos necesarios para calcular la eficiencia de la maquina térmica para cada una de las resistencias de carga anteriores.

1) En primer lugar, como ya se ha dicho anteriormente, establecemos una resistencia fija de 0,5Ω y realizamos los cálculos.

2) A continuación hacemos lo mismo pero estableciendo un voltaje fijo de 10,6V.

Representa la eficiencia real de la maquina térmica y de la máquina de Carnot que trabaja entre los mismos focos en función de la temperatura. Ajusta una recta. Si los datos no se pueden ajustar a una recta modifica la representación para obtener una recta. ¿Que puedes decir a partir de esta representación?

• A partir del gráfico, que representa una recta casi perfecta, deducimos que el rendimiento de la máquina crece linealmente conforme aumenta la temperatura del foco caliente.

¿Para qué valor de la resistencia de carga R0 obtenemos la eficiencia máxima?

• La eficiencia máxima de la máquina térmica se consigue con el valor de R=0,5Ω y voltaje fijo de 10,6V.

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