Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Màquines tèrmiques - Coggle Diagram
Màquines tèrmiques
Màquines tèrmiques i segon principi de la termodinàmica
La calor flueix sempre des d'un cos calent fins a un altre de fred espontàniament, per fer-ho cal efectuar un treball per mitjà de determinats dispositius.
El treball es pot convertir directament i íntegrament en calor, però per convertir la calor en treball calen dispositius.
Aquests dispositius capaços d'extreure la calor d'un cos fred i cedir-lo a un de calent o de convertir la calor en una certa quantitat de treball són precisament les màquines tèrmiques.
Eficiència tèrmica
Aquest procés no es fa espontàniament i cal una màquina per fer-ho. Per tant, les màquines tenen un rendiment, ja que no poden transformar tota l'energia que reben en treball n'absorbeixen una part.
La màquina de Carnot
Una màquina tèrmica reversible és aquella que funciona cíclicament de manera que, quan evoluciona d'un estat a un altre, pot efectuar el camí invers sense pèrdues d'energia.
Font tèrmica calenta a una temperatura Th (K)
El gas s'expandeix isotèrmicament
Una altra expansió, adiabàticament
Una compressió isotèrmica
Compressió adiabàtica
1 more item...
L'entropia
Considerem l'existència d'uns sistemes circumdants o desguassos on va a parar tota l'energia dissipada en els processos irreversibles com ara l'aire ambient o l'aigua de la mar, i que finalment va a parar al mateix Univers. Hi ha, per tant, un flux de calor que evoluciona d'un sistema a un altre de menys temperatura fins a arribar al gran desguàs que és l'univers.
Màquines tèrmiques generadores d'energia mecànica
Màquines de combustió externa
Pertanyen a aquest grup la majoria de màquines de vapor
Instal·lacions de vapor
La caldera o generador de vapor és formada per dos dipòsits units per un feix de tubs entre els quals passen els fums a alta temperatura procedents de la combustió
Turbines de vapor
La transformació de l'energia del vapor en energia mecànica es duu a terme amb turbines, que accionen els alternadors a les centrals tèrmiques o les hèlices en el cas dels grans vaixells
Cicles termodinàmics
En aquests tipus de màquines és on millor es pot fer una aproximació a la màquina ideal de Carnot.
Màquines tèrmiques de combustió interna alternativa
La combustió es produeix dins de la màquina. Els combustibles utilitzats han de ser gasos o líquids vaporitzats, per poder ser introduïts a l'interior de la màquina amb facilitat
Màquines tèrmiques alternatives d'encesa per guspira
La més emprada és el motor de quatre temps que segueix el cicle Otto. Els motors de quatre temps utilitzen la gasolina com a combustible i transformen l'energia tèrmica en mecànica provocant un impuls en el pistó que transforma el seu moviment alternatiu en circular mitjançant un mecanisme biela-maneta
Motors de dos temps
En aquests motors, els processos termodinàmics són els mateixos; allò que varia és la forma com es produeixen. L'admissió i la compressió s'esdevenen simultàniament, com l'explosió i l'escapament
Motors d'encesa per compressió o dièsel
La seva característica principal és que l'explosió no es produeix per mitjà d'una guspira, sinó que es produeix espontàniament a causa de les condicions de temperatura i pressió a què se sotmet el combustible dins la cambra de combustió
Característiques dels motors
Les característiques més importants dels motors d'explosió són
Nombre de cilindres i cilindrada
Relació de compressió
Parell motor
Consum
Màquines de combustió interna rotatives
Les màquines de combustió interna rotatives més comunes
Turbines de reacció
Turboreactors
Turbines de gas
Turbines de gas de cicle obert
Mitjançant un conducte s'aspira aire i es comprimeix dins d'una cambra on s'injecta el gas o un combustible líquid polvoritzat que inicia la combustió. Els gasos produïts en la combustió surten a gran velocitat, passen per la turbina i la fan girar
Motor Wankel
Durant un gir del rotor es duen a terme tres admissions, tres compressions, tres explosions i tres escapaments
Són totes les màquines de vapor, motors tèrmics i turbines
Màquines tèrmiques consumidores d'energia mecànica
La màquina frigorífica o refrigerador
La principal màquina frigorífica més comuna és el compressor
Funciona amb un circuit tancat, en el qual un gas se sotmet a un procés de compressió que el fa condensar i a un altre de vaporització
Durant la vaporització s'extreu calor de l'espai que cal refrigerar i en la condensació se'n cedeix cap a l'exterior o font calenta.
Els processos que es duen a terme els podem assimilar a una màquina de Carnot que funcioni en sentit invers al d'una màquina tèrmica generadora d'energia mecànica.
Coeficient de rendiment d'un refrigerador
La bomba de calor
És essencialment un refrigerador on s'aprofita la calor cedida al condensador per escalfar un recinte, i que actua com un sistema de calefacció
