termodinamica

Qué es una Máquina de Vapor 

Una máquina de vapor es un dispositivo mecánico que convierte la energía del vapor de agua en energía mecánica y que tiene varias aplicaciones en propulsión y generación de electricidad. El principio básico de la máquina de vapor es la transformación de la energía calorífica del vapor de agua en energía mecánica, haciendo que el vapor se expanda y se enfríe en uncilindro equipado con un pistón móvil. El vapor utilizado en la generación de energía o para calefacción suele producirse dentro de una caldera. La caldera más simple es un depósito cerrado que contiene agua y que se calienta con una llama hasta que el agua se convierte en vapor saturado. La eficiencia de los motores de vapor es baja por lo general. 

 

Turbina de vapor de Herón 

HISTORIA La primera mención de la idea de utilizar vapor para obtener energía aparece en La pneumática, del inventor y matemático griego Herón de Alejandría, en el siglo I. Allí describió su eolípila, una turbina de vapor que consistía en una caldera conectada mediante dos tubos a los polos de una esfera hueca que podía girar libremente. La esfera estaba equipada con dos boquillas biseladas por dondesalía vapor que producía la rotación de la esfera. Se han encontrado otras referencias en trabajos de la edad media y del renacimiento, pero no parece que se hayan construido dispositivos prácticos hasta que el arquitecto e inventor italiano Giovanni Branca diseñó una caldera que expulsaba vapor, el cual empujaba unas paletas que sobresalían de una rueda, haciéndola girar. 

La primera máquina devapor, construida por el ingeniero inglés Thomas Savery en 1698, consistía en dos recipientes de cobre que se llenaban alternativamente del vapor de una caldera. La máquina de Savery se utilizaba para extraer agua de las minas, como la desarrollada en 1705 por el inventor británico Thomas Newcomen. 


LA FORMACION DEL VAPOR 

Cuando el agua se calienta gradualmente, la temperatura seincrementa. Cuando llega la punto de ebullición que es de 100 grados centígrados al nivel del mar comienza a formarse burbujas de vapor. La temperatura sigue creciendo. El calor que se sigue aumentando se llama "calor latente" o " calor de vaporización" y no hace el agua más caliente sino que se usa para convertir el líquido en gas. 

Es muy importante notar que el vapor se expande 1 700 veces más queel agua en estado líquido. Es decir que ocupa un espacio 1 700 veces mayor. El vapor en el interior de la caldera trata de escapar, sui hay una abertura saldrá por allí con mucha fuerza, pero si no hay salida es posible que se produzca una explosión. 


El gas contenido en un recipiente, está formado por un número muy grande de moléculas, 6.02·1023 moléculas en un mol de sustancia. Cuando seintenta describir un sistema con un número tan grande de partículas resulta inútil (e imposible) describir el movimiento individual de cada componente. Por lo que mediremos magnitudes que se refieren al conjunto: volumen ocupado por una masa de gas, presión que ejerce el gas sobre las paredes del recipiente y su temperatura. Estas cantidades físicas se denominan macroscópicas, en el sentido de queno se refieren al movimiento individual de cada partícula, sino del sistema en su conjunto.
 
Conceptos básicos

Denominamos estado de equilibrio de un sistema cuando las variables macroscópicas presión p, volumen V, y temperatura T, no cambian. El estado de equilibrio es dinámico en el sentido de que los constituyentes del sistema se mueven continuamente.
El estado del sistema se representapor un punto en un diagrama p-V. Podemos llevar al sistema desde un estado inicial a otro final a través de una sucesión de estados de equilibrio.
Se denomina ecuación de estado a la relación que existe entre las variables p, V, y T. La ecuación de estado más sencilla es la de un gas ideal pV=nRT, donde n representa el número de moles, y R la constante de los gases R=0.082 atm·l/(K mol)=8.3143...