Las máquinas térmicas son dispositivos que generan trabajo mecánico a partir del calor.
Una máquina térmica funciona con dos depósitos uno de alta temperatura y otro de baja temperatura.
El rendimiento de una máquina térmica se define como el cociente entre la energía producida y la energía consumida multiplicada por cien, es decir:
De esta manera, energía mecánica se puede transformar íntegramente en calor, pero no se puede transformar todo el calor de una fuente en trabajo.
Si el calor Q2 fuera igual a cero,se tendría una máquina con rendimiento del 100%, en la práctica no es posible.
La Máquina De Vapor
La máquina de vapor indudablemente contribuyó a la revolución industrial utilizándose por muchos años para el beneficio de la industria y del transporte. Su principio de funcionamiento se basa en la conversión de calor en otras formas de energía como la energía cinética.
La máquina de vapor se define como una máquina de combustión externa, es decir,su combustión se produce fuera del sistema que realiza el trabajo.
La máquina de vapor, medida de una fuente de calor, el carbón en combustión, se aumenta la temperatura del vapor de agua en el interior de un compartimiento, al ingresar a través válvula de admisión a un cilindro provisto de un pistón (ubicado en la locomotora). Luego el vapor se expande y transfiere energía al pistón.
A partir de este momento de volumen, se produce movimiento en un sistema mecánico y, en consecuencia se realiza trabajo.
Una vez disminuye la temperatura del vapor durante la expansión, este es expulsado a través de una válvula de escape y ingresa vapor al cilindro para que se repita el proceso. El valor expulsado puede ser reutilizados y se condensa y regresa al compartimiento en el cual nuevamente absorbe calor de la fuente.
con el progreso de la tecnología se han diseñado motores y máquinas cuyo rendimiento cada vez es mayor, pues el trabajo útil producido por las primeras máquinas correspondía aún muy bajo porcentaje del calor transferido.
Como lo hemos establecido no todo el calor transferido a una máquina se convierte en trabajo, caso en el cuál el rendimiento sería del 100%.
El Motor De Explosión De Cuatro Tiempos
La mayoría de automóviles están provistos de un motor de explosión de cuatro tiempos, igual es una máquina de combustión interna, porque la combustión se realiza en el interior del cilindro donde se produce el trabajo.
El motor de cuatro tiempos consta de un sistema de cilindros provistos de un pistón y 2 válvulas aunque hoy se construyen con más de 2 válvulas. Cada pistón está sujeto a una biela qué se encarga de transmitir movimiento al cigüeñal.
- Admisión: Se abre la válvula de admisión, ingresa combustible en fase gaseosa al cilindro y, mientras tanto, el pistón se desplaza hacia abajo a lo largo del cilindro.
- Compresión: la biela continúa su movimiento, el pistón sube y el combustible es comprimido.
- Explosión: El combustible explota debido a una chispa producida por la bujía y el pistón experimenta una fuerza que lo obliga a bajar a lo largo del cilindro.
- Escape: se abre la válvula de expulsión, los gases producidos en la explosión son lanzados al exterior y se repite el ciclo.
El Refrigerador
Un refrigerador transfiere calor de los cuerpos que se encuentran determinada temperatura en su interior hacia el ambiente que se encuentra a mayor temperatura, sin embargo, este dispositivo no requiere trabajo externo.
Un refrigerador está provisto de un circuito hidráulico qué contiene un líquido refrigerante, el cual fluye debido a la acción de un motor.
Es importante observar que para su funcionamiento, el refrigerador requiere una fuente de energía.
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