máquinas térmicas - Mafe dávila
- Máquinas frigoríficas - Bombas de calor
¿Qué son?
Conceptos y magnitudes
Motores
Ciclos
Termodinámica
Principios
Temperatura
La termodinámica es la parte de la física que estudia la relación existente entre el calor y el trabajo.
Hace referencia a la velocidad con que se mueven las partículas que forman una sustancia o un cuerpo determinado, mide la energía interna (U) de un cuerpo.
Termodinámica
Calor
Es la energía que cede o absorbe un cuerpo cuando está en contacto con otro. Esta energía es debida al movimiento de las partículas que forman cada cuerpo. Se mide en julio o en caloría: 1 cal = 4,1855 J y 1 J = 0,2389 cal El calor es una energía de tránsito, es la energía que pasa de unos cuerpos a otros.
Energía interna (U)
Es la energía que poseen los cuerpos debido al insesante moviemiento de las partículas que los componen (moléculas, átomos) La energía interna de un cuerpo aumenta cuando aumenta su temperatura.
FÓRMULAS
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Transformaciones
Principios termodinámicos
1. Establece la relación entre el calor y el trabajo. Q = W + ∆U (energía interna) 2. Establece que no es posible ningún proceso físico cuyo único resultado sea el paso de calor de un recinto a otro de mayor temperatura.
- Isócora: No varía el volumen. W = p∆V = 0 Q = ∆U = n x cv x ∆T T1/P1 = T2/ - Isóbara: No varía la presión. W = p∆V = p (V2 - V1) Q = n x cp x ∆T - Isoterma: No varía su temperatura. ∆U = 0 entonces, Q = W W = n x R x T x ln (V2/V1) - Adiabática: No se produce un intercambio de calor, W = -∆U = n x cv x ∆T p1 x V1^Y = p2 x V2^Y Y = cp/cv
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Máquinas frigoríficas
Bombas de calor
Son máquinas térmicas que tienen la capacidad de invertir el ciclo termodinámico para aportar calor a un entorno o extraerlo. Su funcionamiento es similar al de una máquina frigorífica. Extrae calor de una zona que se encuentra a menor termperarura y lo cede a la zona que presenta una temperatura mayor. - En verano, las bombas de calor permiten refrigerar las viviendas, al extraer calor del interior de estas y cederlo al exterior. - En invierno, se utilizan como calefacción doméstica, al extraer calor del exterior y cederlo al interior. - Eficiencia: ε = Qc/W = Qc/(Qc - Qf)
Son máquinas térmicas que actúan transportando una cantidad de calor desde un foco frío hasta otro que se encuentra a temperatura más eleveda. El proceso no espontáneo, por tanto, necesita un aporte de energía del exterior. Están formadas por circuitos que en su interior contienen fluidos refrigerantes, que se convierte en vapor absorbiendo calor de la zona que se quiere enfriar. - Eficiencia: ε = Qf/W = Qf/(Qc - Qf) Ciclo de Carnot: ε = Tf/(Tc - Tf)
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Ciclos termodinámicos
Ciclo de Carnot
Un sistema termodinámico realiza un ciclo termodinámico cuando este parte de un estado inicial y sufre distintas formaciones y alcanza un estado final igual al estado inicial.W = ∆Q entonces, ∆U = 0
Es un ciclo teórico, es reversible. Establece el rendimiento máximo que puede ofrecer un motor térmico operando entre dos focos de temperatura T1 y T2. Calor neto: Q = Q 1 - Q2 - Rendimiento:η = W/Q1 = (Q1 - Q2)/Q1 = 1 - (Q2/Q1) Gases ideales: Q2/Q1 ≈ T2/T1 η = 1 - (T2/T1) = 1 - (Tf/Tc)
Energía (E)
Trabajo (W)
Potencia (P)
Rendimiento (η)
La energía es la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo . Se mide en Julios (J). 1 J = 1 kg m^2 s^-2 Energía cinética = 1/2 m v^2 (v=velocidad) Energía potencial = m g h (m=masa ; h=altura) Energía potencial eléctrica = V I t (V=voltaje; I=intensidad; t=tiempo)
W = F S cosβ (β=ángulo que forman la fuerza y el desplazamiento). En función de ese ángulo, el trabajo podrá ser positivo, negativo o nulo.
Relaciona el trabajo producido por una fuerza y el tiempo empleado en ello. Una máquina será más eficiente cuando produzca mayor trabajo en menor cantidad de tiempo. P = W/t = (F x s)/t = F x v (velocidad) Movimiento circular: P = F x w x r Momento: P = M x w E = P x t
η = E útil / E absorbida η = P útil / P absorbida Se da en porcentaje.
- Trabajo de rotación: Momento: ( M= F x r ( N x m ) ). Por esto, W = M x β (ángulo) - Trabajo eléctrico: W = Q x ∆V (potencial). I = Q/t. V = I x R. Por esto, W= I^2 x R x t - Trabajo de expansión - compresión de los gases: F = p (presión) x S. Por esto, W = p x ∆V (volumen)
¿Qué son?
Máquinas térmicas
Las máquinas son el conjunto de piezas o elementos que actuando juntos nos permiten aprovechar la energía para realizar un trabajo y obtener un beneficio.
- Como motores térmicos: transforman energía calorífica obtenida por combustión en trabajo útil. Pueden ser de combustión externa (máquina de vapor) o de combustión interna (automóviles). - Como máquinas frigoríficas: funcionan en sentido inverso a los motores térmicos: utilizan energía mecánica externa para conseguir energía calorífica con la que producir una disminución de temperatura en un entorno (frigoríficos y las máquinas de aire acondicionado). - Como bombas de calor: también utilizan la energía mecánica externa para conseguir energía calorífica con la que calentar o enfriar estancias.
Motores térmicos
Motores alternativos
- De combustión externa: la combustión del combustible se realiza fuera del motor. Ej: Máquina de vapor. Ej: La turbina térmica (centrales nucleares y térmicas). - De combustión interna: la combustión del combustible se realiza dentro del propio motor. Presentan un rendimiento mayor que los de combustión externa, pues permiten alcanzar temperaturas más altas y aprovechar más la energía calorífica generada. Pueden ser rotativos o alternativos.
Se clasifican en : - Motores de combustión Otto: gasolina. Motores de encendido provocado (MEP). - Motores de encendido por compresión (MEC). Según el número de mvo del pistón dentro del cilindro: > Motores de exploción de cuatro tiempos. > Motores de exploción de dos tiempos. > Motores de encendido por compresión.
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Máquinas térmicas
María Fernanda Dávila López
Created on January 27, 2026
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máquinas térmicas - Mafe dávila
- Máquinas frigoríficas - Bombas de calor
¿Qué son?
Conceptos y magnitudes
Motores
Ciclos
Termodinámica
Principios
Temperatura
La termodinámica es la parte de la física que estudia la relación existente entre el calor y el trabajo.
Hace referencia a la velocidad con que se mueven las partículas que forman una sustancia o un cuerpo determinado, mide la energía interna (U) de un cuerpo.
Termodinámica
Calor
Es la energía que cede o absorbe un cuerpo cuando está en contacto con otro. Esta energía es debida al movimiento de las partículas que forman cada cuerpo. Se mide en julio o en caloría: 1 cal = 4,1855 J y 1 J = 0,2389 cal El calor es una energía de tránsito, es la energía que pasa de unos cuerpos a otros.
Energía interna (U)
Es la energía que poseen los cuerpos debido al insesante moviemiento de las partículas que los componen (moléculas, átomos) La energía interna de un cuerpo aumenta cuando aumenta su temperatura.
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Transformaciones
Principios termodinámicos
1. Establece la relación entre el calor y el trabajo. Q = W + ∆U (energía interna) 2. Establece que no es posible ningún proceso físico cuyo único resultado sea el paso de calor de un recinto a otro de mayor temperatura.
- Isócora: No varía el volumen. W = p∆V = 0 Q = ∆U = n x cv x ∆T T1/P1 = T2/ - Isóbara: No varía la presión. W = p∆V = p (V2 - V1) Q = n x cp x ∆T - Isoterma: No varía su temperatura. ∆U = 0 entonces, Q = W W = n x R x T x ln (V2/V1) - Adiabática: No se produce un intercambio de calor, W = -∆U = n x cv x ∆T p1 x V1^Y = p2 x V2^Y Y = cp/cv
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Máquinas frigoríficas
Bombas de calor
Son máquinas térmicas que tienen la capacidad de invertir el ciclo termodinámico para aportar calor a un entorno o extraerlo. Su funcionamiento es similar al de una máquina frigorífica. Extrae calor de una zona que se encuentra a menor termperarura y lo cede a la zona que presenta una temperatura mayor. - En verano, las bombas de calor permiten refrigerar las viviendas, al extraer calor del interior de estas y cederlo al exterior. - En invierno, se utilizan como calefacción doméstica, al extraer calor del exterior y cederlo al interior. - Eficiencia: ε = Qc/W = Qc/(Qc - Qf)
Son máquinas térmicas que actúan transportando una cantidad de calor desde un foco frío hasta otro que se encuentra a temperatura más eleveda. El proceso no espontáneo, por tanto, necesita un aporte de energía del exterior. Están formadas por circuitos que en su interior contienen fluidos refrigerantes, que se convierte en vapor absorbiendo calor de la zona que se quiere enfriar. - Eficiencia: ε = Qf/W = Qf/(Qc - Qf) Ciclo de Carnot: ε = Tf/(Tc - Tf)
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Ciclos termodinámicos
Ciclo de Carnot
Un sistema termodinámico realiza un ciclo termodinámico cuando este parte de un estado inicial y sufre distintas formaciones y alcanza un estado final igual al estado inicial.W = ∆Q entonces, ∆U = 0
Es un ciclo teórico, es reversible. Establece el rendimiento máximo que puede ofrecer un motor térmico operando entre dos focos de temperatura T1 y T2. Calor neto: Q = Q 1 - Q2 - Rendimiento:η = W/Q1 = (Q1 - Q2)/Q1 = 1 - (Q2/Q1) Gases ideales: Q2/Q1 ≈ T2/T1 η = 1 - (T2/T1) = 1 - (Tf/Tc)
Energía (E)
Trabajo (W)
Potencia (P)
Rendimiento (η)
La energía es la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo . Se mide en Julios (J). 1 J = 1 kg m^2 s^-2 Energía cinética = 1/2 m v^2 (v=velocidad) Energía potencial = m g h (m=masa ; h=altura) Energía potencial eléctrica = V I t (V=voltaje; I=intensidad; t=tiempo)
W = F S cosβ (β=ángulo que forman la fuerza y el desplazamiento). En función de ese ángulo, el trabajo podrá ser positivo, negativo o nulo.
Relaciona el trabajo producido por una fuerza y el tiempo empleado en ello. Una máquina será más eficiente cuando produzca mayor trabajo en menor cantidad de tiempo. P = W/t = (F x s)/t = F x v (velocidad) Movimiento circular: P = F x w x r Momento: P = M x w E = P x t
η = E útil / E absorbida η = P útil / P absorbida Se da en porcentaje.
- Trabajo de rotación: Momento: ( M= F x r ( N x m ) ). Por esto, W = M x β (ángulo) - Trabajo eléctrico: W = Q x ∆V (potencial). I = Q/t. V = I x R. Por esto, W= I^2 x R x t - Trabajo de expansión - compresión de los gases: F = p (presión) x S. Por esto, W = p x ∆V (volumen)
¿Qué son?
Máquinas térmicas
Las máquinas son el conjunto de piezas o elementos que actuando juntos nos permiten aprovechar la energía para realizar un trabajo y obtener un beneficio.
- Como motores térmicos: transforman energía calorífica obtenida por combustión en trabajo útil. Pueden ser de combustión externa (máquina de vapor) o de combustión interna (automóviles). - Como máquinas frigoríficas: funcionan en sentido inverso a los motores térmicos: utilizan energía mecánica externa para conseguir energía calorífica con la que producir una disminución de temperatura en un entorno (frigoríficos y las máquinas de aire acondicionado). - Como bombas de calor: también utilizan la energía mecánica externa para conseguir energía calorífica con la que calentar o enfriar estancias.
Motores térmicos
Motores alternativos
- De combustión externa: la combustión del combustible se realiza fuera del motor. Ej: Máquina de vapor. Ej: La turbina térmica (centrales nucleares y térmicas). - De combustión interna: la combustión del combustible se realiza dentro del propio motor. Presentan un rendimiento mayor que los de combustión externa, pues permiten alcanzar temperaturas más altas y aprovechar más la energía calorífica generada. Pueden ser rotativos o alternativos.
Se clasifican en : - Motores de combustión Otto: gasolina. Motores de encendido provocado (MEP). - Motores de encendido por compresión (MEC). Según el número de mvo del pistón dentro del cilindro: > Motores de exploción de cuatro tiempos. > Motores de exploción de dos tiempos. > Motores de encendido por compresión.
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