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Física III

Proyecto del Quinto Periodo

“Revista Digital”

Grupo 405

Carlos Vargas Rosas


ÍNDICE Máquina Térmica

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Eficiencia y Pérdidas de una máquina térmica

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El cuerpo humano como máquina térmica

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Refrigerador

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Calor y Temperatura

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Cambio de Estado

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Máquina Térmica

Es cualquier sistema o mecanismo que realiza un ciclo convirtiendo el calor en trabajo. Se pueden clasificar a las máquinas térmicas de la siguiente manera: Combustión externa •

Volumétricas Alternativas (Máquina de vapor)

Rotativas (Turbina de gas ciclo cerrado)

Combustión interna •

Alternativas (Motor de explosión)

Rotativas (Turbina de gas ciclo abierto)

Eficiencia y Pérdidas de una máquina térmica

¿Qué es la eficiencia? Es la relación entre la salida, la energía que se busca tener, y la entrada, la energía que cuesta pero se debe definir la salida y la entrada. Hay que recordar la que una máquina térmica es un instrumento que genera trabajo mecánico a partir de energía térmica, pero no toda la energía la convierte en trabajo, porque parte de esta energía se disipa al medio caliente o al frío. Ninguna máquina puede tener un mayor rendimiento a la denominada máquina térmica de Carnot. En 1824, un joven ingeniero francés llamado Sadi Carnot, determinó teóricamente

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la máxima eficiencia que podría tener una máquina térmica, carente completamente de rozamiento. De ahí surgió el modelo de una máquina ideal. Carnot imaginó la máquina como un molino de agua donde el calor desciende de la fuente caliente y desciende a la fuente fría o sumidero, generando trabajo durante su paso.

La máquina opera de una manera cíclica en cuatro fases que son reversibles, a esto se le conoce como Ciclo de Carnot.

El cuerpo humano como máquina térmica

Es acertado decir que el cuerpo humano es una máquina térmica porque requiere de alimento para sobrevivir. Estos, una vez asimilados, son llevados a las células, donde son quemados en presencia del oxígeno atmosférico que respiramos, dando origen a una combustión lenta (sin llamas) y así generamos calor (36 grados Celsius). Cuando realizamos ejercicio físico exigente aceleramos este proceso y por tanto generamos

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exceso de calor el cual tiende a ser disipado de nuestro cuerpo a través del sudor., este al evaporarse extrae de nuestro cuerpo el exceso de calor refrescándolo. El envejecimiento no es otra cosa que un proceso de oxidación, por lo cual, nuestro cuerpo, como cualquier máquina, se desgasta con el tiempo.

Refrigerador

El calor fluye de un sistema de alta temperatura a uno de menor temperatura. Por lo tanto, lo que debe hacer un refrigerador es el proceso opuesto. Las partes principales del ciclo de refrigeración son las siguientes:

Evaporador: Esta es la parte que “absorbe el calor”, con la ayuda del refrigerante en estado gaseoso. Compresor: Funciona usando un motor y su función es comprimir el refrigerante, es decir, reducir su volumen, con lo que disminuye su temperatura también. Condensador: Su función es hacer que el refrigerante se condense, es decir, pase a su estado líquido.

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Válvula de expansión: La válvula de expansión reduce la presión sobre el refrigerante líquido. El refrigerante, al pasar por este aumenta su presión, es decir, se comprime y como consecuencia, aumenta la temperatura también. Se convierte en un vapor sobrecalentado con alta presión y cambia del estado gaseoso al estado líquido (licuefacción) al pasar por el condensador el siguiente paso es la válvula de expansión. Aquí se experimenta la repentina reducción en la presión sobre el refrigerante. Una parte del refrigerante se evapora y se expande. Esta expansión causa un descenso en la temperatura del refrigerante. La evaporación del líquido refrigerante, está presente en el evaporador, el cual absorbe el calor de los alimentos que están en el refrigerador y por lo tanto, los mantiene fríos. El refrigerante elevo su temperatura y pasa a su fase gaseosa. El refrigerante que es ahora un gas, entra de nuevo al compresor y el ciclo se repite.

Calor y temperatura

La física define al calor como la energía que se traspasa de un sistema a otro o de un cuerpo a otro. Una transferencia vinculada con el movimiento de átomos, partículas y otros.

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El calor puede generarse a partir de una reacción química (como la combustión), una reacción nuclear (como aquellas que se desarrollan dentro del Sol) o una disipación (ya sea mecánica, fricción, o electromagnética, microondas). Los cuerpos no tienen calor, sino energía interna. Cuando una parte de esta energía se transfiere de un sistema o cuerpo hacia otro que se halla a distinta temperatura, se habla de calor. El traspaso de calor se producirá hasta que los dos sistemas se sitúen a idéntica temperatura y se alcance el denominado equilibrio térmico. El calor se mide en calorías.

La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. Se mide con un termómetro. Las escalas más empleadas para medir esta magnitud son la Escala Celsius (o centígrada) y la Escala Kelvin. 1ºC es lo mismo que 1 K, la única diferencia es que el 0 en la escala Kelvin está a - 273 ºC.

En la escala Celsius se asigna el valor 0 (0 ºC) a la temperatura de congelación del agua y el valor 100 (100 ºC) a la temperatura de ebullición del agua. El intervalo entre estas dos temperaturas se divide en 100 partes iguales, cada una de las cuales corresponde a 1 grado.

En la escala Kelvin se asignó el 0 a aquella temperatura a la cual las partículas no se mueven (temperatura más baja posible). Esta temperatura equivale a -273 ºC de la escala Celsius

Cambio de Estado

El cambio de estado es la evolución de la materia entre varios estados de agregación sin que ocurra un cambio en su composición. Los tres estados de la materia más comunes en

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la Tierra son: Sólido, Líquido y Gas, sin embargo, el más común en el Universo es el plasma (Del que están formadas las estrellas).

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