Maquina Termica

Máquina térmica

Una máquina térmica es un conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al atravesar la máquina. Se trata de una máquina de fluido en la que varía el volumen específico del fluido en tal magnitud que los efectos mecánicos y los efectos térmicos son independientes.

Por el contrario, en una máquina hidráulica, que es otro tipo de máquina de fluido, la variación de densidad es suficientemente pequeña como para poder desacoplar el análisis de los efectos mecánicos y el análisis de los efectos térmicos, llegando a despreciar los efectos térmicos en gran parte de los casos. Tal es el caso de una bomba hidráulica, a través de la cual pasa líquido. Alejándose de lo que indica la etimología de la palabra «hidráulica», también puede considerarse como máquina hidráulica un ventilador, pues, aunque el aire es un fluido compresible, la variación de volumen específico no es muy significativa con el propósito de que no se desprenda la capa límite.

En una máquina térmica, la compresibilidad del fluido no es despreciable y es necesario considerar su influencia en la transformación de energía.

Máquina térmica y motor térmico[editar]

En un principio se podría definir a una máquina térmica como un dispositivo, equipo o una instalación destinada a la producción de trabajo en virtud de un aporte calórico. Aunque en algunas definiciones se identifican como sinónimos los términos «máquina térmica motora» y «motor térmico», en otras se diferencian ambos conceptos. Al diferenciarlos, se considera que un motor térmico es un conjunto de elementos mecánicos que permite obtener energía mecánica a partir de la energía térmica obtenida mediante una reacciónde combustión o una reacción nuclear. Un motor térmico dispone de lo necesario para obtener energía térmica, mientras que una máquina térmica motora necesita energía térmica para funcionar, mediante un fluido que dispone de más energía a la entrada que a la salida.

Turbinas de vapor:Las turbinas de vapor  expulsan un chorro de vapor, calentando con la energía generada en la quema de un combustible, incide sobre las paletas de la rueda giratoria de la turbina realizando un trabajo macánico de rotación. 
Se utiliza en las centrales termoeléctricas para mover los generadores eléctricos y en los barcos para accionar las hélices.

Motores de explosión:
Se utilizan en los automóviles. Aprovechan la energía generada en la combustión de una mezcla de aire con gasolina para mover un pistón. 
El trabajo macánico del movimiento del pistón de aprovecha para el desplazamiento del vehículo.

Motor de reacción:
También llamado turbina de gas. Es una máquina térmica de mayor potencia que el motor de explosión.
Los gases generados continuamente al quemar un combustible son expulsados hacia atrás por una tobera impulsando el vehículo hacia delante.
Se utilizan en aviación, para conseguir una mayor velocidad.

PROBLEMA:

Una máquina hace un trabajo de 25 J en cada ciclo, absorviendo 85 cal. ¿Cuál es el rendimiento de la máquina y el calor liberado en cada ciclo?

Solución

Datos

• Trabajo realizado, W  = 25 J
• Calor liberado, Q1 = 85 cal = 85·4.184 = 355.64 J

Resolución

El rendimiento de la máquina viene dado por:

η=WQ1=25355.64=0.0702 ⇒7%

 El trabajo realizado por la máquina es la diferencia entre el calor absorvido por la máquina y el calor que va al sumidero, es decir, liberado, por tanto:

W=Q1−Q2⇒Q2=Q1−W=355.64−25=330.64 J =79.02 cal