Motor térmico pdf
Un motor térmico es un tipo de motor (como el de un coche) que produce movimiento macroscópico a partir del calor. Cuando las personas se frotan las manos, la fricción convierte la energía mecánica (el movimiento de nuestras manos) en energía térmica (las manos se calientan). Los motores térmicos hacen lo contrario: toman la energía de estar caliente (en comparación con el entorno) y la convierten en movimiento. A menudo, este movimiento se convierte en electricidad con un generador.
Casi toda la energía que se aprovecha para el transporte y la electricidad procede de motores térmicos. Los objetos calientes, incluso los gases, tienen energía térmica que puede convertirse en algo útil. Los motores térmicos trasladan la energía de un lugar caliente a otro frío y desvían parte de esa energía en energía mecánica. Los motores térmicos necesitan una diferencia de temperatura para funcionar.
El estudio de la termodinámica se inspiró inicialmente en el intento de obtener la mayor cantidad de energía posible de los motores térmicos[2] Hasta el día de hoy, se utilizan diversos combustibles, como la gasolina, el carbón y el uranio. Todos estos motores térmicos siguen funcionando bajo los límites impuestos por la segunda ley de la termodinámica. Esto significa que se utilizan varios combustibles para calentar un gas y que se necesita un gran depósito de frío para deshacerse del calor residual. A menudo, el calor residual va a parar a la atmósfera o a una gran masa de agua (el océano, un lago o un río).
Qué es el motor térmico en termodinámica
Datos del motor térmico para niños Datos de la enciclopedia infantilEn ingeniería y termodinámica, un motor térmico convierte la energía térmica en trabajo mecánico utilizando la diferencia de temperatura entre una “fuente” caliente y un “sumidero” frío. El calor se transfiere desde la fuente, a través del “cuerpo de trabajo” del motor, al “sumidero”, y en este proceso parte del calor se transforma en trabajo utilizando las cualidades del gas o del líquido dentro del motor.
Hay muchos tipos de motores térmicos. Cada uno tiene un ciclo termodinámico. Los motores térmicos suelen recibir el nombre del ciclo termodinámico que utilizan, como el ciclo de Carnot. A menudo adoptan nombres cotidianos, como motores de gasolina, de turbina o de vapor.
Los motores de combustión interna generan calor dentro del propio motor. Otros motores térmicos pueden absorber el calor de una fuente externa. Los motores térmicos pueden estar abiertos al aire o sellados y cerrados al exterior (lo que se denomina ciclo abierto o cerrado).
Figura 1: Esquema del motor térmico. TH es la fuente de calor y TC el disipador de frío. QH es el calor que entra en el motor. QC es el calor residual que va al disipador de frío. W es el trabajo útil que sale del motor.
Eficiencia de la fórmula del motor térmico en la temperatura
Obra de arte: El concepto básico de una máquina de calor: una máquina que convierte la energía térmica en trabajo mediante un vaivén entre una temperatura alta y otra más baja. Un motor térmico típico funciona con la quema de combustible (abajo a la izquierda) y utiliza un pistón que se expande y contrae (arriba en el centro) para llevar la energía del combustible a una rueda que gira (abajo a la derecha).
Obra de arte: En un motor de combustión externa (como una máquina de vapor), el combustible se quema fuera del cilindro y el calor (normalmente en forma de vapor caliente) tiene que ser conducido a cierta distancia. En un motor de combustión interna (como el de un coche), el combustible se quema dentro de los cilindros, lo que es mucho más eficiente.
Foto: Dos formas de convertir el movimiento alternativo en movimiento rotatorio: Primera foto: Un engranaje solar y planetario. Cuando el pistón sube y baja, los engranajes dan vueltas y vueltas. Segunda foto: El problema de convertir el movimiento ascendente y descendente en redondo se resuelve de forma sencilla en este torno de pedal. Cuando se presiona hacia arriba y hacia abajo el pedal, se hace subir y bajar la cuerda. Esto hace que el eje al que está unida la cuerda gire a velocidad, impulsando el torno y un taladro u otra herramienta unida a él. Ambas fotos fueron tomadas en Think Tank, el museo de la ciencia de Birmingham, Inglaterra.
Ciclo de Carnot
Un motor térmico es un dispositivo utilizado para extraer calor de una fuente y convertirlo en trabajo mecánico que se utiliza para todo tipo de aplicaciones. Por ejemplo, una máquina de vapor en un tren antiguo puede producir el trabajo necesario para conducir el tren. De la construcción y aplicación de las máquinas térmicas surgen varias preguntas. Por ejemplo, ¿cuál es el porcentaje máximo del calor extraído que puede utilizarse para realizar trabajo? Ésta resulta ser una pregunta que sólo puede responderse mediante la segunda ley de la termodinámica.
La segunda ley de la termodinámica puede enunciarse formalmente de varias maneras. Una de las afirmaciones presentadas hasta ahora se refiere a la dirección del flujo de calor espontáneo, conocida como la afirmación de Clausius. Otras dos afirmaciones se basan en los motores térmicos. Cuando consideramos los motores térmicos y los dispositivos asociados, como los frigoríficos y las bombas de calor, no utilizamos la convención normal de signos para el calor y el trabajo. Por comodidad, asumimos que los símbolos y W representan únicamente las cantidades de calor transferidas y de trabajo entregadas, independientemente de cuáles sean los dadores o los receptores. El hecho de que el calor entre o salga de un sistema y que el trabajo se realice en o por un sistema se indica con los signos adecuados delante de los símbolos y con las direcciones de las flechas en los diagramas.