Máquinas térmicas La física de una máquina térmica. Es un dispositivo que usa calor para realizar trabajo.
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Observa mediante este interac1. Se suministra calor a la máquina a una temperatura de entrada relativamente alta desde tivo el funcionamiento de una un dispositivo llamado fuente de calor. máquina térmica: 2. Parte del calor entrante o absorbido se usa para realizar trabajo por la sustancia de tra- http://www.youtube.com/watbajo de la máquina, que es el material que está en el interior de la máquina que realiza ch?v=LSqXSpQNpUQ. Tiene tres características esenciales:
el trabajo realmente (por ejemplo, la mezcla de gasolina-aire en un motor de automóvil).
3. El remanente del calor absorbido se cede a un dispositivo llamado fuente de frío, que tiene una temperatura más baja que la temperatura de entrada. La figura ilustra estas características. El símbolo QC se refiere al calor absorbido, y el subíndice C indica el foco caliente. De forma similar, el símbolo QF se refiere al calor cedido y el subíndice F indica el foco frío. El símbolo W se refiere al trabajo realizado. Las barras verticales que encierran cada uno de estos tres símbolos en el dibujo se han puesto para resaltar que aquí se trabaja con los valores absolutos, o cantidades, de los símbolos. Así, |QC| indica la cantidad de calor absorbido, |QF| se refiere a la cantidad de calor cedido y |W| se refiere a la de trabajo realizado. Para ser muy eficiente, una máquina térmica debe producir una cantidad de trabajo al menos igual que el calor añadido. Por ello, la eficiencia e de una máquina térmica se define como la proporción entre el trabajo realizado por la máquina |W| y el calor absorbido |QC|:
e=
;W; ; QC ;
Si todo el calor absorbido se convirtiese en trabajo, la máquina tendría una eficiencia de 1.00, puesto que |W| = |QC|; y la máquina tendría una eficiencia del 100 %. Habitualmente, las eficiencias se indican como porcentajes que se obtienen multiplicando por 100 la proporción |W| / |QC|. Así, una eficiencia del 68% significaría que se usa un valor de 0.68 para la eficiencia en la ecuación. Una máquina, como cualquier dispositivo, debe obedecer el principio de conservación de la energía. Parte del calor absorbido por la máquina |QC| se convierte en trabajo |W| y el remanente |QF| es cedido a la fuente fría (Figura a). Si no hay otras pérdidas en la máquina, el principio de conservación de la energía requiere que: ; QC ; = ; W ; + ; QF ;
Resolviendo esta ecuación para |W| y sustituyendo el resultado en la ecuación, obtenemos la siguiente expresión alternativa para la eficiencia e de una máquina térmica:
e=
; QC ; - ; QF ; ; QF ; = 1 ; QC ; ; QC ;
Fuente de calor ;QC;
Máquina
;W;
El ejemplo ilustra cómo se aplican los conceptos de eficiencia y conservación de la energía a una máquina térmica. ;QF; Fuente de frío
Figura a. Esta representación esquemática de una máquina térmica muestra el calor absorbido que procede de la fuente caliente (|QC|), el trabajo que realiza la máquina (|W|) y el calor que cede a la fuente fría (|QF|)
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