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Máquinas Térmicas
Es un dispositivo que se basa en el consumo de sustancias
combustibles que suministran el calor liberado en su combustión ( ΔQque ) para su
funcionamiento cíclico,
convirtiendo la energía
calorífica ( Q ) en energía mecánica ( ¯W¯ ).
Depósito Caliente Te
Qe
Máquina
W¯
¯
Térmica
Trabajo
Mecánico
Qd
Depósito Frío Td
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En una máquina térmica, al funcionar en ciclos, se tiene:
Si ΔU = 0 => ΔQ = ¯W¯
donde ΔQ = Qe - Qd
∴Qe = ¯W¯ + Qd Conservación de Energía
Es evidente que una máquina térmica operando en un ciclo,
jamás realizará un trabajo igual al calor suministrado, esto
define la Segunda Ley de la Termodinámica, es decir:
Qe ≠ ¯W¯
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El buen funcionamiento de una máquina térmica, esta en función del calor suministrado ( Qe ) y del trabajo ( ¯W¯ ) entregado, conocido como eficiencia ( η ) teniendo:
SiQe ~ ¯W¯ => Qe = η·¯W¯
Qd
W Qe − Qd
=
(1 −
) × 100%
∴η = =
Qe
Qe
Qe
La eficiencia de una máquina térmica, también se puede expresar en terminos de la potencia de entrada (Pe ) y la potencia del trabajo realizado en la salida (Ps ), teniendo:
Ps
η=
× 100%
Pe
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Problemas
00. Una máquina absorbe 3250 J de calor en cada ciclo y en
su operación realiza 750 J de trabajo, determine la eficiencia y la cantidad de calor perdido.
00. Una máquina absorbe 1700 J de un depósito caliente y
expulsa 1200 J a un depósito frío por ciclo de 0.3 s, calcule la eficiencia, el trabajo y la potencia de salida.
00. Una máquina con potencia de salida de 5 kw y eficiencia
del 25 %, expulsa en cada ciclo 8000 J de calor, determine el calor que absorbe y el tiempo que dura cada ciclo.
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14. Un motor quema 1 kg de combustible con un poder calorífico de 500 kcal/kg y eleva 4000 kg de agua a 40 m
de altura. Hallar la proporción eficiente de calor que se
transforma en trabajo útil.
17. Una grúa funciona con un motor de gas de 15 cv, teniendo
en cuenta las pérdidas caloríficas debidas al rozamiento
en la grúa, la eficiencia del motor es del 20 %. La com3
bustión del gas proporciona 5000 kcal/m , calcular el volumen de gas necesario para elevar una carga de 15000 N
a una altura de 20 m.
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