Motores termodinamicos

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Motores y sus sistemas auxiliares
Tema 4. Motores de combustión interna:Termodinámica. Ciclos de funcionamiento

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4.1 Termodinámica

q q q q

Rama de la física que trata de los efectos mecánicos debidos al calor, y del calor producido por los fenómenos de la naturaleza. Estudia las transformaciones del calor , del trabajo mecánico, y las leyes que obedece los gases en el transcurso desus evoluciones La energía mecánica se disipa en forma de calor, no es por tanto un fenómeno dinámico, sino termodinámico. Joule descubrió la equivalencia entre calor y trabajo, descubrió que cuando se consume una energía mecánica, esta se transforma en forma de calor, dando lugar al 1er principio termodinámico El calor se convierte en trabajo y viceversa, según una relación constante. Lasenergías térmicas y mecánicas no pueden destruirse, sino transformarse la una en la otra.

q

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4.1 Termodinámica

q Experimentalmente se calculó que con 1 Kcal se puede producir un trabajo de 427 kgf.m Q = A · W => A = Q / W A=equivalente térmico del trabajo=1/427 kcal/Kgf.m

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4.2 Sistema termodinámico

§ Sistema es cualquier porción de materia que puede ser objeto de estudio.Límite es la superficie real o imaginaria que lo envuelve § Dos sistemas están en equilibrio térmico, cuando están a la misma temperatura. Si el límite entre dos sistemas impide que se alcance el equilibrio térmico, se dice que es una pared adiabática. Si los límites de los sistemas permiten que se establezca el equilibrio inmediatamente, se dice que la pared es diatérmana.

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4.2 Sistematermodinámico

q Tipos de sistemas termodinámicos § Cerrado. Su masa no varia en el transcurso del tiempo. § Abierto. Se mueve en relación a un contorno. Los límites de este sistema se establecen delimitando un volumen denominado volumen de control. § Adiabático, limites adiabáticos. § Aislado. No permite ninguna influencia del exterior, ni térmica, ni calorífica. q Los sistemas se caracterizanpor su propiedades(temperatura, presión, volumen, entalpía, entropía). Si se modifica una de estas propiedades, las otras pueden alterarse también
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4.2 Sistema termodinámico

q El estado de un sistema, está determinado cuando se conoce el valor de dos de sus propiedades, pues cada tres se relacionan entre sí, por ejemplo, la Temperatura, presión y volumen están relacionadas entre sí.Conociendo el valor de dos propiedades, la tercera, se podrá deducir. La dependencia de estas tres propiedades se expresa mediante la ecuación de estado del sistema: f(p,v,T) = 0 q Cualquier expresión similar que relacione otras propiedades se denomina función de estado f(u,v,T) = 0 q Un sistema está en equilibrio cuando las propiedades del sistema son las mismas en todas las zonas del sistema.
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3 4.3 Transformaciones termodinámicas

q Transformación de un sistema es la sucesión de estados por los que pasa cuando se le somete a un cambio. q Una transformación es reversible cuando una vez que se produce, se puede reproducir exactamente igual en sentido inverso. Su rendimiento es igual a la unidad q Es irreversible si no se puede restituir exactamente en sentido inverso. En la prácticatodas las transformaciones son irreversibles..

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4.3 Transformaciones termodinámicas

q En las máquinas térmicas las transformaciones evolucionan en una línea cerrada, denominada ciclo. q Las transformaciones se pueden representar por medio de un diagrama de estado en el cual se representan dos propiedades, presión y volumen q Estas transformaciones pueden ser: § Isócoras o a volumen cte.,Calentando o enfriando un sistema con paredes rígidas. p

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4.3 Transformaciones termodinámicas

p

§ Isóbaras o a presión cte. Calentado o enfriando un sistema cerrado en el que una de las paredes sea móvil § Isotermas o a temperatura cte. Cuando un gas se comprime o expande istérmicamente sigue la ley de Boyle_Mariotte, de acuerdo con la ecuación: P·V = cte

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