maquina termica

Experimento
La máquina térmica que se utilizará en este laboratorio, consiste esencialmente de un cilindro plástico con un pistón de grafito en su interior, el cual puede moverse a lo largo del cilindro con roce prácticamente despreciable. El pistón está unido a una plataforma mediante una barra rígida, con el propósito de adecuar el sistema para el levantamiento de masas. Un tubo flexible unela cavidad del cilindro con una cámara de gas, la cual consiste en un cilindro de plomo sellado con un tapón de goma. Esta cámara de gas, con aire en este caso, puede ser ubicada alternativamente en un depósito con agua fría o en un depósito con agua caliente. Una fotografía del montaje experimental de éste levantador de masas es mostrado en la figura 1.


El ciclo del levantador de masas estárepresentado en la figura 2. Inicialmente el pistón se encuentra el la posición a, aprisionando cierta cantidad de aire en el interior del cilindro. Al poner una masa sobre la plataforma la fuerza sobre el pistón aumenta, ello ocasionando una compresión del aire y por lo tanto un leve descenso del pistón a la posición b. Si se aumenta la temperatura del gas atrapado dentro del cilindro, el volumenaumentará causando la elevación de la plataforma hasta la posición en c. Ello se podrá realizar moviendo el recipiente desde el depósito frío al depósito caliente. Luego, al remover la masa de la plataforma, la fuerza ejercida sobre el pistón disminuye ocasionando una leve elevación de la plataforma hasta la posición d, ello acompañado de una disminución de la presión de aire en el cilindro.Finalmente el volumen del gas disminuirá cuando la cámara de aire es devuelta al depósito frío, lo que produce el descenso del pistón a su posición original a.
Para calcular el trabajo termodinámico realizado durante el ciclo, se requerirá dibujar el diagrama P-V. Para ello será necesario determinar los volúmenes y presiones del aire encerrado en el cilindro, tubo y cámara de aire, en los puntos a,b, c y d del ciclo. Por lo tanto previo a ello es necesario encontrar expresiones para:
a.- El volumen del aire encerrado en el sistema en función de la posición del pistón. Anote el diámetro interno del cilindro como y la longitud del cilindro ocupada por el gas como .
b.- La presión del gas contenido por el pistón de diámetro . Anote la masa el pistón (más barra y plataforma) como y la masaagregada como . No olvide considerar la presión atmosférica () que actúa sobre el pistón y por lo tanto sobre el gas.

Ahora que se han derivado las ecuaciones básicas necesarias, usted debería ser capaz realizar un ciclo con la máquina térmica, y hacer las mediciones necesarias para calcular el volumen y la presión del aire en los cuatro puntos del ciclo.
Antes de registrar los datos de lapresión, volumen y altura del elevamiento, es recomendable preparar y ejecutar unos pocos ciclos con el propósito de familiarizarse con el sistema.
Introducción:
El propósito de este laboratorio es experimentar con una máquina térmica real, la cual a través de un proceso termodinámico puede hacer un trabajo mecánico, elevando pequeñas masas desde una altura a otra.
En esta experiencia se podráverificar experimentalmente que el trabajo mecánico realizado por la máquina, elevando una masa m una distancia vertical h, es igual al trabajo termodinámico neto hecho durante el ciclo (área encerrada en un diagrama P-V). Esencialmente, se comparará el trabajo realizado al levantar una masa (), con el trabajo realizado en un ciclo de la máquina térmica como función de la presión y los cambios devolumen. En donde este último está dado por la expresión:

Aunque usted puede demostrar teóricamente ésta relación, la comprobación experimental le permitirá familiarizarse con el funcionamiento de una máquina térmica real.
http://srv2.fis.puc.cl/mediawiki/index.php/M%C3%A1quina_T%C3%A9rmica_(Fis_152).
Definición
Una Máquina Térmica se puede definir como un dispositivo que funciona en un ciclo...