Máquinas Térmicas

Máquinas Térmicas

Introducción
En este trabajo voy a hablar de las máquinas térmicas, cómo aplican en ellas layes de la termodinámica, mencionaré brevemente su historia y evolución, y como ejemplo describiré el funcionamiento del motor cíclico de Otto.


¿Qué es una máquina térmica?
Una máquina térmica, es aquella que es capaz de transformar el calor en energía mecánica.

SuHistoria
La termodinámica y las máquinas térmicas se originan de experiencias y, en su mayoría, hallazgos casuales, cuya teoría se fue perfeccionando con el tiempo.
* Las primeras máquinas de vapor existen desde los tiempos de Cristo. Heron de Alejandría invento una primitiva máquina de vapor que producía movimiento cuando el vapor salía por un orificio.
* En 1629 Giovanni Branca diseño una máquinaque hacia girar una rueda con el impulso del vapor.
* Poco después se hizo la primera aplicación del trabajo por medio de la máquina de fuego de Savery, la cual usaba el vacío que crea el vapor al enfriarse para succionar agua del fondo de las minas.
* En 1712, Thomas Newcomen, creo una maquina de vapor que utilizaba un cilindro para mover un pistón que a su vez, movía una palanca que actuabacomo bomba de agua. Esa máquina fue luego perfeccionada por John Smeaton, quien optimizó los mecanismos y cierres de válvulas.
* Por 1770-80, James Watt, analizó las magnitudes que se intervienen en el funcionamiento de la máquina de vapor, lo cual permitió estudiar su rendimiento. También definió lo que se le llama caballo de fuerza y inventó el manómetro para medir la presión.
* Después de Wattse hicieron avances en el uso de calderas de alta presión y de menor tamaño, que podrían ser adaptadas para medios de transporte
* En 1807 Robert Fulton hizo el primer barco de vapor.
* En 1814 George Stephenson instaló una máquina de vapor sobre un vehículo terrestre, con lo que inició la era del ferrocarril.
* Sadi Carnot es el fundador de la termodinámica como disciplina teórica. Ideo lasbases de la segunda ley de la termodinámica.
* James Prescott Joule midió la equivalencia de el trabajo mecánico y el calor.
*En 1851, Lord Kelvin publico un trabajo en el que unía los estudios de Carnot, Joule, Clausius y los suyos propios y enunció la primera ley de termodinámica.

Tipos de Máquinas Térmicas
Las máquinas térmicas necesitan una fuente de calor para funcionar, el calor porlo general procede de la combustión de un combustible. Según dónde se lleve a cabo la combustión, las máquinas térmicas se clasifican principalmente en:
* Máquinas de combustión interna, como los motores de explosión de cuatro tiempos.
* Máquinas de combustión externa, como la máquina de vapor.

¿Cómo funcionan las máquinas térmicas?
Las máquinas térmicas funcionas de acuerdo a la segunda leyde la termodinámica: “El calor jamás fluye espontáneamente de un objeto frío a una caliente.” Se puede obtener energía mecánica cuando el calor fluye de un depósito a una temperatura alta a un depósito a una temperatura baja. Aunque sólo una parte del calor se puede transformar en trabajo, y el resto se desecha.
“Cuando una máquina térmica que funciona entre dos temperaturas, Tc y Tf , realiza untrabajo, y el resto se desecha en forma de calor a Tf.”

La presión está directamente relacionada con la temperatura, a mayor presión, mayor temperatura; a menor presión, menor temperatura. Esto es lo que permite que las máquinas térmicas realicen un trabajo. Al haber una diferencia de temperatura, también hay una diferencia de presión, y la diferencia de presión es lo que va a mover laspartes de la máquina.


Eficiencia en las Máquinas Térmicas
La eficiencia en cualquier máquina térmica es la relación entre el trabajo que efectúa y el consumo de calor. Sadi Carnot encontró que la cantidad de calor que se puede transformar en trabajo, en condiciones ideales, depende de la diferencia de temperatura entre los depósitos, entre mayor sea la diferencia de temperatura, es mayor la...