sábado, 24 de septiembre de 2016

Máquinas térmicas

En este blog podrán conocer todo lo relacionado con las máquinas térmicas.


MÁQUINAS TÉRMICAS
Es un dispositivo cuyo objetivo es convertir calor en 

trabajo. Para ello utiliza de una sustancia de trabajo 


(vapor de agua, aire, gasolina) que realiza una serie de 


transformaciones termodinámicas de forma cíclica, para 


que la máquina pueda funcionar de forma continua.


LA EVOLUCIÓN


La ingeniería térmica empieza con el dominio del fuego 


que, en sus principios, servía para calentarse y como 


medio de iluminación.


Empiezan a utilizarlo en la fusión de metales, la alfarería 


y cerámica, por medio de hornos. 

DESARROLLO
El desarrollo de la Termodinámica vino motivado por la 

necesidad de aumentar la cantidad de trabajo producido para una determinada cantidad de calor absorbido.


En base a lo anterior, se llega así al primer enunciado del Segundo Principio:
Enunciado de Kelvin-Planck: "No es posible ninguna transformación cíclica que transforme íntegramente el calor absorbido en trabajo."
El enunciado se refiere a que no va a dar como resultado la misma cantidad de trabajo que la cantidad de calor ingresado o trabajado.


EJEMPLO
Un refrigerador es un dispositivo cuyo objetivo es 

extraer calor de un cuerpo a una cierta temperatura y 


cederlo a otro que se encuentra a una temperatura 


superior. Para ello utiliza de una sustancia de trabajo 


(vapor de agua, aire u otras sustancias) que realiza una 


serie de transformaciones termodinámicas de forma 


cíclica, para que pueda funcionar de forma continua

MÁQUINAS DE VAPOR



Fue la máquina térmica más utilizada hasta el siglo XX.



La energía obtenida al quemar el combustible (gas, 


petróleo, carbón...) se emplea en calentar agua hasta 


convertirla en vapor. Este vapor desplazaba el émbolo, 


realizando así un trabajo.

Se utilizaban mucho en las locomotoras de vapor para el ferrocarril, pero en la actualidad ya no se usan tanto.

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 mecánico 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 mecánico del movimiento del pistón se 


aprovecha para el desplazamiento del vehículo.



MOTORES 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.

miércoles, 14 de septiembre de 2016

Bienvenidos, aquí se les podrá brindar información amplia acerca de los tipos de dilataciones relacionadas con la física

Dilatación
Se denomina dilatación al cambio de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio.
Cuando se da calor a un solido se está dando energía a sus moléculas, que estimuladas, vibran más enérgicamente.

No varían de volumen, pero se labran un espacio más grande para su mayor oscilación, de manera que al aumentar la distancia entre moléculas el solido concluye por dilatarse.

Dilatación Lineal
En un sólido las dimensiones son tres, pero si predomina sólo el largo sobre el ancho y el espesor o altura, como ser una varilla o un alambre, al exponerse a la acción del calor habrá un incremento en la longitud y no así en el ancho y espesor llamada dilatación lineal.
El Coeficiente de dilatación lineal (α) es el cociente entre la variación de longitud (ΔL) de una varilla y el producto de su longitud inicial (Li) por la variación de la temperatura (ΔT)
Øα = ΔL / Li . ΔT    y se mide en (1/ºC)
Dilatación superficial
Cuando las dimensiones predominantes son el largo y el ancho sobre el espesor o altura, como ser una chapa o una lámina, al exponerse a la acción del calor habrá un incremento o variación en la superficie (ΔS) y no así en el espesor llamada dilatación superficial. Para calcular la superficie final (Sf) de un sólido plano, la fórmula será:
Sf  = Si .(1 + β . ΔT)
El coeficiente de dilatación superficial ( β ) resultará de ser el doble del valor del coeficiente de dilatación lineal (α) para cada una de las sustancias, porque al tratarse de dos dimensiones largo y ancho, el cálculo es:
β = 2 . α
Dilatación volumétrica
En los sólidos, cuando predominan sus tres dimensiones como el largo, ancho y altura, siendo un prisma, una esfera, un cubo, etc, al exponerse a la acción del calor habrá un incremento o variación en el volumen (ΔV) se denomina dilatación cúbica o volumétrica. Para calcular el volumen final (Vf) en un sólido la fórmula será:
Vf  = Vi .(1 + γ . ΔT)
El coeficiente de dilatación cúbica ( γ ) resulta al ser el triple del valor del coeficiente de dilatación lineal (α) para cada una de las sustancias, porque al tratarse de tres dimensiones largo, ancho y altura, el cálculo es:
γ = 3 . α

CAUSAS
En un sólido las moléculas tienen una posición razonablemente fija dentro de él. Cada átomo de la red cristalina vibra sometido a una fuerza asociada a un pozo de potencial, la amplitud del movimiento dentro de dicho pozo dependerá de la energía total de átomo o molécula
En los gases el fenómeno es diferente, ya que la absorción de calor aumenta la energía cinética media de las moléculas lo cual hace que la presión sobre las paredes del recipiente aumente. El volumen final por tanto dependerá en mucha mayor medida del comportamiento de las paredes.
EJERCICIO
Un elevador usa una cinta metálica de acero que tiene exactamente 50000 m de longitud a 20ºC ¿Qué longitud tiene en un día de verano caluroso en que la temperatura es de 35ºC?
Solución: Se trata de un problema de expansión lineal donde: la incógnita es la nueva longitud       L = ∆L + Lo y conocemos Lo= 50000m, To= 20ºC, Tf= 35ºC y el coeficiente de expansión lineal para el acero α=1.2 x 10-5 K-1, luego
∆L = α ∆T Lo
∆L = 1.2 x 10-5 K-1 (35ºC- 20ºC)(50000m)
∆L = 9m
Luego
L=∆L + Lo
L= 9m +50000m
L = 50009m.