MAQUINAS TERMICAS

TRABAJO Y CALOR. MAQUINAS TERMICAS

El calor puede aprovecharse para producir una tarea útil: mover una máquina, enfriar alimentos... Las máquinas térmicas comenzaron a usarse masivamente tras la revolución industrial (siglo XVIII).

Estas, necesitan el poder calorifico de los combustibles tanto los renovables como los no renovables, los cuales proporcionan energía térmica, y esta es susceptible de transformarse en energía mecánica (movimiento) a través de los llamados Motores o máquinas térmicas.

MOTOR BMW-V8

Existen Maquinas Termicas cuyo funcionamiento se basa en el Ciclo de Carnot donde intervienen procesos tales como expansion y compresion.

Mediante el siguiente enlace podremos observar lo que ocurre dentro de un motor de cuatro tiempos a manera de entender la expansion y compresion involucradas en ciclo de carnot

http://www.youtube.com/watch?v=Nq95oaVf_fE

Primera ley de la termodinámica

La Primera Ley de la Termodinámica o Primer Principio de la Termodinámica se postula a partir del siguiente hecho experimental:

En un sistema cerrado adiabático que evoluciona de un estado inicial A a otro estado final B, el trabajo realizado no depende ni del tipo de trabajo ni del proceso seguido.
Este enunciado supone formalmente definido el concepto de trabajo termodinámico, y sabido que los sistemas termodinámicos sólo pueden interaccionar de tres formas diferentes (interacción material, interacción en forma de trabajo e interacción térmica). En general, el trabajo es una magnitud física que no es una variable de estado del sistema, dado que depende del proceso seguido por dicho sistema. Este hecho experimental, por el contrario, muestra que para los sistemas cerrados adiabáticos, el trabajo no va a depender del proceso, sino tan solo de los estados inicial y final. En consecuencia, podrá ser identificado con la variación de una nueva variable de estado de dichos sistemas, definida como Energía.

Se define entonces la Energía, ,como una variable de estado cuya variación en un proceso adiabático es el trabajo intercambiado por el sistema con su entorno:

Cuando el sistema cerrado evoluciona del estado inicial A al estado final B pero por un proceso no adiabático, la variación de la Energía debe ser la misma, sin embargo, ahora, el trabajo intercambiado será diferente del trabajo adiabático anterior. La diferencia entre ambos trabajos debe haberse realizado por medio de interacción térmica. Se define entonces la cantidad de energía térmica intercambiada Q (calor) como:


Esta definición suele identificarse con la ley de la conservación de la energía y, a su vez, identifica el calor como una transferencia de energía. Es por ello que la ley de la conservación de la energía se utilice, fundamentalmente por simplicidad, como uno de los enunciados de la primera ley de la termodinámica:

La variación de energía de un sistema termodinámico cerrado es igual a la diferencia entre la cantidad de calor y la cantidad de trabajo intercambiados por el sistema con sus alrededores.
En su forma matemática más sencilla se puede escribir para cualquier sistema cerrado:



donde:

es la variación de energía del sistema,
es el calor intercambiado por el sistema, y
es el trabajo intercambiado por el sistema a sus alrededores