Máquinas térmicas

Máquinas térmicas.

En termodinámica una máquina mecánica o motor térmico es un sistema que lleva a cabo la conversión de calor o energía termodinámica a trabajo mecánico. Lo hace pasando una substancia de trabajo o fluido de un estado de baja temperatura a un estado de alta temperatura. Una fuente de calor genera energía térmica que lleva al fluido al estado de alta temperatura. Durante esteproceso, parte de la energía térmica se convierte en trabajo mediante la explotación de las propiedades de la substancia de trabajo (fluido). La substancia de trabajo puede ser cualquier sistema con una capacidad de calor distinto de cero, pero normalmente es un gas o líquido.
En general la máquina convierte energía a trabajo mecánico. Se distinguen de otros tipos de máquinas por el hecho deque su eficiencia está fundamentalmente limitada por el teorema de Carnot, que específica límites en la máxima eficiencia que cualquier motor de calor puede obtener, está muy relacionada con la segunda ley de la termodinámica, que dicta que es imposible construir una máquina térmica que transforme en trabajo todo el calor suministrado. Esta limitación de las máquinas térmicas, cuya eficiencia nuncapodrá ser del 100%, se debe a que la mayor parte del calor proporcionado en lugar de convertirse en trabajo mecánico se disipa en la atmósfera, ya sea por el calor que arrastran los humos y gases residuales calientes o por el calor perdido a través de la radiación y la fricción entre sus partes móviles. En realidad la eficiencia de las máquinas térmicas es bastante baja, pues en las máquinas devapor va de un 20% a un 35% máximo, en los motores de gasolina es de 23% y en los motores Diesel es de un máximo de 40%. Aunque esta limitación de la eficiencia puede ser un inconveniente, una ventaja de la máquina térmicas es que la mayoría de las formas de energía pueden ser convertidas fácilmente en calor por medio por procesos tales como reacciones exotérmicas (tales como la combustión),absorción de la luz o partículas energéticas, fricción, disipación y resistencia. Ya que la fuente de calor que suministra energía térmica a la máquina puede ser por lo tanto alimentada por prácticamente cualquier tipo de energía, las máquinas térmicas son muy versátiles y tienen una amplia gama de aplicabilidad.
Podemos encontrar máquinas térmicas en el uso del día a día, existen varios tipos, unos deellos son:
Máquinas de vapor.
Motores de combustión interna.
Motores de reacción.
Máquinas de vapor.
Cuando el agua de transforma en vapor, se expande ocupando un volumen 1700 veces mayor que es su estado líquido. Las máquinas de vapor emplean la enorme energía producida por esta expansión para generar un trabajo. Una máquina de vapor es de combustión externa si el combustible se quema fuerade ella, calentando la caldera productora del vapor que la alimenta.
El vapor producido por la caldera se acumula muy altas presiones, de ahí pasa al cilindro donde empuja al émbolo hacia el extremo opuesto. Al final del desplazamiento entra vapor por este extremo, empujando al émbolo a su posición inicial. Por medio de un vástago (varilla que penetra por un extremo del cilindro), se pone enconexión el émbolo con un cigüeñal que transforma el movimiento alternativo del émbolo en giratorio. Mientras el vapor penetra y se expande con fuerza a través de un lado del ´´embolo, el vapor contenido en el otro extremo del cilindro se escapa por una lumbrera con dos aberturas: una para el escape y otra para la admisión del vapor. El vapor utilizado puede disiparse hacia la atmósfera, o bien, serpasado a un condensador a fin de que al encontrarse en estado líquido se vuelva a emplear en la caldera.
Motor de combustión interna.
Ahora bien. Se le llaman motores de combustión interna o de explosión porque el combustible se quema dentro del motor donde realiza su función. Estos motores aprovechan la expansión de los gases producidos por la combustión viva de una mezcla carburante en la...