maquinas termicas y sus aplicaciones

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MAQUINAS TERMICAS Y SUS APLICACIONES.
Se denomina maquina térmica a aquel sistema o mecanismo que realiza un ciclo convirtiendo el calor en trabajo.
Junto a la conversión de trabajo en calor, la transformación efectuada en sentido inverso es físicamente realizable. Por ejemplo los motores de explosión que mueven los carros y las antiguas maquinas de vapor de las locomotoras de carbón,son dispositivos capaces de llevar a cabo la trasformación del calor en trabajo mecánico. Este tipo de maquinas se les llama maquinas térmicas.




La maquina térmica durante su funcionamiento no debe sufrir ninguna variación permanente, después de ser utilizada debe quedar como antes. El proceso del trabajo de una maquina térmica se le llama ciclo. Dicho ciclo siempre es un ciclo cerrado.Los fundamentos de las maquinas térmicas son:
El 1er principio de la termodinámica el cual menciona la formula de Q=W+ΔU por lo tanto que en las maquinas térmicas nunca hay eficiencia del 100% y de acuerdo con el 2do principio de la termodinámica queda en claro que es imposible la transferencia de calor de un foco frio a otro caliente (sin aporte de energía). También se sabe que no es posibleningún proceso cuyo resultado sea la conversión completa del calor en trabajo y que no es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la transferencia de calor de un cuerpo frio a otro más caliente.

En todas las maquinas térmicas el sistema absorbe calor de alguna fuente caliente; parte de él lo transforma en trabajo y el resto lo cede al medio exterior que se encuentra a menor temperatura. Estehecho hace una regla general de toda máquina térmica y da lugar a la definición de un parámetro característico de cada máquina que se denomina rendimiento y se define como el cociente entre el trabajo efectuado y el calor empleado para conseguirlo.
Expresado en porcentaje la formula seria: H(%)= (W*100)/Q.
Ninguna maquina térmica alcanza un rendimiento del 100%. Esta limitación no es de tipotérmico de modo que no podrá ser eliminada ni con tecnología. Esto se debe a que es una ley general de la naturaleza que imposibilita la transformación integra de calor en trabajo. Por tal motivo las transformaciones energéticas que terminan en calor suponen una degradación de la energía, toda vez que la total reconversión del calor en trabajo útil no está permitida por las leyes naturales.
Problemade calor trabajo:
En una experiencia como la de Joule se ha utilizado un peso de 10 kg que se ha elevado a una altura de 2 m. Si el calorímetro completo incluyendo las aspas equivale a una masa de agua de 1,5 kg y la temperatura inicial es de 15 °C, determínese la temperatura final que alcanzará el agua, admitiendo que todo el trabajo mecánico se convierte en calor dentro del calorímetro.(Considérese el calor específico del agua c = 4,18.103 J/kg.K). De acuerdo con el principio de conservación de la energía, el trabajo mecánico se convierte íntegramente en calor:
W = Q
Siendo en este caso W = m g h y Q = m’ ce.(Tf - Ti).
Igualando ambas expresiones y despejando Tf se tiene:
M g h = m’ ce.(Tf - Ti)
Tf = (m.g.h + m’.ce.Ti)/m’.ce
Y sustituyendo resulta finalmente:
Tf (K) = [10 g.9,8m/s2.2 m + 1,5 g.4,18.103 (cal/g.°C).(15 K + 273 K)]/1,5 g.4,18.103 (cal/g.°C)
Tf (K) =
Es decir:
tf (°C) = 288 - 273 = 15 °C

Las maquinas térmicas pertenecen al grupo de las maquinas de fluido comprensible. Es decir tienen la capacidad de realizar u intercambio de la energía térmica mediante un fluido que logra atravesarlas. El proceso mismo puede presentar diversas variantes, esto significaque si el procedimiento consigue que el fluido incremente su propia energía, entonces la maquinaria va a recibir el nombre de generadora, cuyos ejemplos más relevantes son los compresores y las bombas, en cambio si el fluido disminuye notablemente su energía, entonces la maquina se denomina como motora, como las turbinas y los motores de explosión.

Debido a estas variantes, también se...