Maquina térmica

Maquina Térmica Jorge Antonio Rivera Hid Trabajo Quinto Periodo Física III, se habla de “Máquina térmica, el cuerpo humano como maquina térmica, motor de 4 tiempos, el refrigerador como maquina térmica inversa, la eficiencia de las maquinas térmicas y leyes de la termodinámica”.

Escuela Tomás Alva Edison

Jorge Antonio Rivera Hid

Física III 404

Maquina Térmica Una máquina térmica es un conjunto de elementos mecánicos los cuales permiten intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al atravesar la máquina.

En un principio se podría definir a una máquina térmica como un dispositivo, equipo o una instalación destinada a la producción de trabajo en virtud de un aporte calórico. Aunque en algunas definiciones se identifican como sinónimos los términos máquina térmica motora y motor térmico, en otras se diferencian ambos conceptos. Al diferenciarlos, se considera que un motor térmico es un conjunto de elementos mecánicos que permite obtener energía mecánica a partir de la energía térmica obtenida mediante una reacción de combustión o una reacción nuclear. Un motor térmico dispone de lo necesario para obtener energía térmica, mientras que una máquina térmica motora necesita energía térmica para funcionar, mediante un fluido que dispone de más energía a la entrada que a la salida.

Clasificación Según el sentido de transferencia de energía Las máquinas térmicas pueden clasificarse, según el sentido de transferencia de energía, en: •

Máquinas térmicas motoras, en las cuales la energía del fluido disminuye al atravesar la máquina, obteniéndose energía mecánica en el eje.

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Máquinas térmicas generadoras, en las cuales la energía del fluido aumenta al atravesar la máquina, precisándose energía mecánica en el eje.

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Según el principio de funcionamiento •

Máquinas volumétricas o máquinas de desplazamiento positivo, cuyo funcionamiento está basado en principios mecánicos e hidrostáticos, de manera que el fluido en algún instante está contenido en un volumen limitado por los elementos de la máquina. En este tipo de máquinas el flujo es pulsatorio. Se dividen a su vez en dos tipos según el movimiento del órgano propulsor: alternativas, cuyo movimiento es rectilíneo; y rotativas, cuyo movimiento es circular.

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Turbo máquinas, cuyo funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido y un rodete. En estas máquinas el flujo es continuo.

Cuerpo Humano como maquina Térmica El cuerpo Humano se puede considerar como una maquina térmica ya que nosotros ingerimos alimento para cumplir nuestras tareas diarias y cuando no comemos nos sentimos más débiles y el cuerpo deja de hacer muchas de las funciones que no son vitales y la poca energía que tiene la ocupa para las funciones vitales, como respirar, hacer que nuestro corazón siga funcionando y por supuesto que el mismo cerebro siga funcionando; cuando se ingieren mayor cantidad de alimentos de los que se necesitan el cuerpo los almacena para después pero también almacena la grasa y esa es la que después genera otros problemas, también si el cuerpo humano es considerada una maquina térmica seria una maquina térmica muy rara porque si tu le pones combustible a un coche te entrega un trabajo casi equivalente pero el cuerpo humano si no comes utiliza las reservas para segur con sus funciones diarias hasta que no quede más reserva se empieza a comer los músculos, etc.

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Motor de 4 tiempos

Los motores de 4 tiempos son los más populares de la actualidad, casi en cualquier tipo de vehículo, y entre las motos se han terminado imponiendo a los motores de 2 tiempos casi en todas las especificaciones y mejoras hasta al ser más limpios y emitir menos contaminantes.

Un motor de explosión con ciclo de 4 tiempos o

también

llamado

motor Otto, se compone por un cilindro, una biela, un cigüeñal, al menos dos válvulas, una bujía y muchos otros componentes que hacen que todo trabaje de forma coordinada. Para entender cómo es posible que una mezcla de gasolina y aire se convierta en movimiento de este tipo de motor.

1. ADMISIÓN •

En el primer tiempo una mezcla de gasolina y aire va a entrar en la cámara de combustión del cilindro. Para ello el pistón baja del punto superior del cilindro al inferior, mientras que la válvula (o válvulas) de admisión se abre y deja entrar esa mezcla de gasolina y aire al interior del cilindro, para cerrarse posteriormente.

•

La gasolina es combinada con aire ya que, la gasolina sola no ardería y necesita oxígeno para su combustión.

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2. Compresión •

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En el segundo tiempo, con el pistón en su posición más baja y la cámara de combustión llena de gasolina y aire, la válvula de admisión se cierra y deja la cámara cerrada herméticamente. La inercia del cigüeñal al que está unida la biela del pistón hará que el pistón vuelva a subir y comprima así la mezcla.

La gasolina y el aire se comprimen dentro de una cámara hermética y, al reducirse de tal manera el espacio, las moléculas chocan entre sí

aumentando la temperatura de la mezcla.

3. Combustión •

En el tercer tiempo, con el pistón en su posición más alta y comprimiendo la mezcla de gasolina y aire, es cuando entra en acción la bujía.

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Es en este preciso momento, con la mezcla comprimida y a una alta temperatura, cuando la bujía genera una chispa que hace explotar violentamente esa mezcla. La combustión hace empujar el pistón hacia abajo con fuerza y la biela y el cigüeñal se encargan de convertir ese movimiento lineal del pistón, de arriba a abajo, en un movimiento giratorio.

4. Escape • En el cuarto tiempo, el último de este proceso y que significará la cuarta carrera del pistón y la segunda vuelta del cigüeñal, el pistón se encuentra en su parte más baja de nuevo y con la cámara de combustión llena de gases quemados productos de la combustión de la gasolina y el aire.

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El pistón vuelve a subir en este cuarto tiempo y al hacerlo empuja esos gases hacia arriba para que salgan por la válvula de escape que se abre con el fin de dejarlos salir y volver a dejar la cámara del cilindro vacía. No como durante la compresión, que permanecía cerrada.

Refrigerador como maquina térmica El refrigerador es una maquina térmica inversa es decir, si el calor se transfiere de manera natural desde un depósito de alta a uno de baja temperatura, un refrigerador transfiere el calor de un depósito de baja temperatura (el compartimento para alimentos) a uno de alta temperatura (el aire de la cocina); pero esto sólo se logra mediante el trabajo externo suministrado por un motor (compresor) eléctrico Y el fundamento de la refrigeración se basa en que al evaporarse un líquido toma el calor de los cuerpos que lo rodean.

Por medio del motor se disminuye la presión del líquido refrigerante, hasta llegar a tal punto que el líquido se evapora tomando calor del interior del refrigerador. Como consecuencia, los alimentos

se

enfrían.

Cuando

el

estado

gaseoso

se

refrigerante

en

transforma

nuevamente

en

líquido,

disipa calor, lo cual ocurre en un condensador que está siempre fuera del compartimento para alimentos.

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Eficiencia Se dice que la eficiencia 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.

Leyes de la termodinámica Ley Cero (o principio cero) de la Termodinámica Si dos sistemas están por separado en equilibrio con un tercero, entonces también deben estar en equilibrio entre ellos.

Si tres o mas sistemas están en contacto térmico y todos juntos en equilibrio, entonces cualquier par está en equilibrio por separado.

Primera Ley de la Termodinámica Es una adaptación para la termodinámica de la ley de conservación de la energía.

Se define la energía interna del sistema, E, como su energía respecto del SR del centro de masa.

El trabajo necesario para cambiar el estado de un sistema aislado depende únicamente de los estados inicial y final, y es independiente del método usado para realizar el cambio.

Segunda Ley de la Termodinámica La base de esta ley es el hecho de que si mezclamos partes iguales de dos gases nunca los encontraremos separados de forma espontanea en un instante posterior.

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Enunciado de Clausius: No hay ninguna transformación termodinámica cuyo único efecto sea transferir calor de un foco frio a otro caliente.

Enunciado de Kelvin: No hay ninguna transformación termodinámica cuyo único efecto sea extraer calor de un foco y convertirlo totalmente en trabajo.

Tercera Ley de la Termodinámica Teorema de Nerst: Una reacción química entre fases puras cristalinas que ocurre en el cero absoluto no produce ningún cambio de entropía.

Enunciado de Nerst-Simon: El cambio de entropía que resulta de cualquier transformación isoterma reversible de un sistema tiende a cero según la temperatura se aproxima a cero.

Fuentes Consultadas http://es.wikipedia.org/wiki/Máquina_térmica http://www.smf.mx/boletin/Ene-99/ensena/o-humano.html http://motos.about.com/od/mecanica-basica/ss/Como-Funciona-Un-Motor-De-4Tiempos.htm http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/jgr/fisest0506/RepasoTermo.pdf http://es.scribd.com/doc/34245326/Eficiencia-de-una-maquina-termica http://www.tareasya.com.mx/index.php/tareas-ya/secundaria/ciencias-2/calor-ytemperatura/1780-Máquinas-térmicas.html

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