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José Ignacio Garza 17 de febrero de 2014

Revista Mexicana de Ciencias 


CRONOS Máquinas Térmicas

‣ 15 de Febrero de 2014

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José Ignacio Garza 17 de febrero de 2014

Contenidos Máquinas Térmicas

El hombre y la energía ¿Que es una máquina térmica? ¿Como funciona una máquina térmica? Segunda ley de termodinámica Enunciado de Clausius Enunciado de Kelvin Eficiencia Cuerpo Humano Refrigerador Cambios de Estado de la materia ¿Calor o temperatura? Datos Consultados

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Máquinas Térmicas El hombre y la energía

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La definición más aceptada de energía es: la capacidad para realizar un trabajo. El hombre siempre ha sido dependiente de la energía aún desde uno de sus primeros grandes descubrimientos y avances tecnológicos: la reproducción y mantenimiento del fuego. El fuego es una reacción muy violenta de oxidación de un combustible, en la cuál la energía química contenida en el combustible es convertida a luz y calor. A lo largo del desarrollo histórico del hombre, siempre hemos necesitado del uso de algún tipo de energía, desde utilizar energía potencial y energía cinética hasta en las últimas décadas utilizando energía nuclear. El mayor desarrollo y crecimiento tanto de nuestra necesidad energía, como nuestra producción, fue durante la revolución industrial, momento en el que se comenzaron a utilizar máquinas térmicas como motores a vapor. 
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¿Que es una máquina térmica?

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Una máquina térmica es cualquier dispositivo que utilice energía térmica y la convierta en un trabajo. Los ejemplos básicos de las máquinas térmicas son los motores de combustión interna y los motores de vapor.

¿Como funciona una máquina térmica?

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Para entender como funciona una máquina térmica primero hay que definir los siguientes principios, leyes y fundamentos:

Segunda ley de termodinámica La segunda ley de termodinámica establece que en primera instancia solo puede transferirse energía de un cuerpo con mayor energía a uno con menor energía y no de la forma contraria. También establece la imposibilidad de convertir completamente la energía de un tipo a otro sin tener perdidas de ésta. Y por último propone a la entropía que podríamos definir como la cantidad de desorden en un sistema.

Enunciado de Clausius “No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la extracción de calor de un recipiente a una cierta temperatura y la absorción de una cantidad igual de calor por un recipiente a temperatura más elevada”.

Enunciado de Kelvin “Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito, con la realización de una cantidad igual de trabajo”.

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Las máquinas térmicas funcionan por medio de quemar un combustible que mediante un líquido o gas o explosiones mueve un pistón que transforma la energía en movimiento.

! Eficiencia

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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. Se puede decir que una maquina térmica, la energía que se busca es el trabajo y la energía que cuesta es el calor de la fuente. Se puede calcular así:

Cuerpo Humano

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Se puede hacer una analogía y comparar y considerar al cuerpo humano como una máquina térmica. Ambos consumen combustible (alimentos) que produce calor cuando se combina con el oxígeno después de ser procesado y finalmente está energía se convierte en movimiento. Sin embargo el cuerpo humano no es muy eficiente y por eso se generan tantos deshechos y acumulaciones de “combustible” dentro del sistema.

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Refrigerador

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Una máquina frigorífica es un tipo de máquina térmica que transforma algún tipo de energía, comúnmente energía mecánica para obtener y mantener una temperatura menor que la temperatura exterior. La energía mecánica necesaria puede ser obtenida previamente a partir de otro tipo de energía, como la energía eléctrica mediante un motor eléctrico. Su eficiencia se puede medir de la siguiente manera:

! Cambios de Estado de la materia Existen bien definidos tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Tanto la presión como la temperatura son factores para el estado y cambio de estado de un cuerpo o sustancia. Con una atmósfera el agua empieza a fusionarse a los 0ºC y a ebullir a los 100ºC, pero para que cambie el estado es necesario el calor latente. El calor latente varia entre cada una de las sustancias, para el agua la fusión necesita 80 calorías y para la ebullición

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540 calorías. ·Existen seis posibilidades de cambio de estado:

! ! ! ! ! ! ¿Calor o temperatura?

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La energía térmica es la energía cinética media de un conjunto de átomos o moléculas. Esta energía cinética media depende de la temperatura, que se relaciona con el movimiento de las partículas de las cuales se constituyen las sustancias. La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. Cuando dos cuerpos a distintas temperaturas se ponen en contacto, terminan igualando sus temperaturas. Entonces se dice que se ha alcanzado el equilibrio térmico. El calor es la transferencia de energía desde un cuerpo que se encuentra a mayor temperatura hasta otro de menor temperatura. Cuando ambos cuerpos igualan sus temperaturas se detiene la transmisión de energía.

Datos Consultados http://www.tareasya.com.mx/index.php/tareas-ya/secundaria/ciencias-2/calor-ytemperatura/1780-M%C3%A1quinas-t%C3%A9rmicas.html http://es.wikipedia.org http://www.slideshare.net/tonivi99/maquinas-termicas-2953554 http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_ccnn_2/tema3/tema3.htm http://www.ojocientifico.com/2010/12/21/%C2%BFcomo-funcionan-las-maquinas-devapor http://es.scribd.com/doc/34245326/Eficiencia-de-una-maquina-termica

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"Cada gran avance en la

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ciencia ha nacido de una nueva audacia de la imaginación." - John Dewey

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