MÁQUINAS TÉRMICAS •

• MÁQUINAS TÉRMICAS
Según el principio de conservación de la energía, esta ni se crea ni se destruye, sino que se conserva, pero si
no se destruye ¿cómo es que hay tantos problemas de energía?
Existen distintos tipos de energías mecánicas:
−Energía cinética: 1/2× m × v²
−Energía elástica: 1/2× k × d²
−Energía potencial−gravitatoria: m × g × h
Después de que durante muchos años se estudiara bien, se llego que a la conclusión de que el principio de
conservación de la energía no es de todo cierto.
Ej1.:
Cogemos una peonza y la empezamos a mover en una superficie rugosa y mido el tiempo que tarda en
pararse. Esto lo hago otras dos veces mas pero en superficies cada vez mas lisas. De esta Forma observo que
la peonza tarda cada vez más tiempo en pararse, si conseguiríamos que la peonza girase en el aire, se movería
indefinidamente.
Ej2.:
Esa esfera del dibujo esta en el aira la giramos un poco y puesto q no tiene rozamiento girará continuamente.
Con estos dos ejemplos llegamos a una conclusión: las energías mecánicas desaparecen debido a las fuerzas
de rozamiento.
Pero llegamos a otra pregunta en que se transforma esa energía que desaparece debido a las fuerzas de
rozamiento., pues en forma de calor −> aparece el calor y un nuevo concepto en su consecuencia: la
temperatura.
Ej3.:
El funcionamiento de los motores diesel es un ejemplo de cómo la energía mecánica se convierte en calor, el
siguiente dibujo muestra como introducimos un trozo de algodón que metemos en un tubo en el q no hay aire,
bajamos el embolo rápido y el algodón se quemará.
Pero también podemos producir un descenso de la temperatura, cuando la humedad el aire se condensa, se
produce una bajada brusca de la temperatura y se produce la niebla que observamos dentro de la botella del
dibujo4.
Un buen ejemplo de ello fue el frigorífico, inventado por Sadi Carnot. Al inyectar en el interior del frigorífico
un gas a presión, y se le deja que se expanda se enfría chupando el aire caliente, ese gas caliente se presiona y
se expande al exterior. El circuito del gas que enfría es cerrado y se realiza en la parte trasera del frigorífico, y
el gas caliente se deja salir al exterior a través de una rejilla.
Una vez que se asemejó el calor y que una de sus manifestaciones son las variaciones de temperatura, se
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identificó al calor como una forma de energía. Ya sabemos que la energía mecánica se transforma en calor,
pero ¿se podrá hacer al revés?
No se podrá hacer sin una diferencia de temperaturas.
Ej5.: las velas que dan calor, se transforman en energía mecánica.
Ej6.: el balancín. El muelle a la derecha se enfría y se estira, y al izquierda se calienta y se retuerce por lo que
hay una diferencia de temperaturas.
Por lo que sacamos una conclusión, el calor para transformase en energía mecánica necesita forzosamente una
diferencia de temperaturas.
Ej7.: tenemos un trozo de hierro al cual le calentamos por un lado, en sus extremos le ponemos unos cables
eléctricos que van conectados a un aparato en el cual sube(si produce electricidad) o baja( no hay electricidad)
una aguja dependiendo de la corriente que produzca, en este caso la aguja sube. Cambiamos el calor al otro
extremo y la aguja baja. Esto es debido a la diferencia de temperatura entre los dos lados.
Thomas Savery (máquina de vapor)
Ingeniero, nacido en Shilstone, provincia de Devon, Inglaterra.
En 1698, desarrolló y patentó un dispositivo para bombear agua fuera de las minas mediante la presión de
vapor de una habitación cerrada con agua. Cuando el vapor forzaba al agua a un nivel superior, el vapor se
condensaba y se creaba un vacío que proporcionaba más agua desde el nivel inferior a través de una válvula.
Luego se rellenaba la habitación cerrada para volver a repetir el proceso. Este dispositivo fue el primer motor
de vapor práctico.
Fabricó varios hasta que se unió con Newcomen para ayudarle en el desarrollo de su más eficaz y práctico
motor de vapor con pistón. Fue un gran avance que provoco la revolución industrial en Inglaterra, de esta
forma también se acabó con la esclavitud, ya que era mas rentable tener a una máquina que a una persona
trabajando.
• ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
Aristóteles ya sabía que si frotas ámbar con lana, atrae pequeños objetos. Ámbar en griego se dice electrón de
ahí viene la palabra electricidad.
Ej1.: se frota un palito de plástico con lana y se acerca al toro palo, de esta forma vemos que se atraen. Se
aparece a la gravedad, ya que es una fuerza que actúa a distancia.
Se llegó a la conclusión que cargas del mimo signo son fuerzas de repulsión y de distinta cargas de atracción.
Aristóteles vió que en la región de magnesia(Grecia) había unas piedras negras que atraían los objetos
metálicos. Ya en el año 1600 Gilbert estudió el fenómeno del magnetismo, llegando a la conclusión de que los
imanes apunaban al norte geográfico, por lo que la Tierra se comportaba como un imán gigante. En el polo
norte geográfico hay un polo sur magnético, y viceversa.
Galvani: En una de estas experiencias, el científico demostró que, aplicando una pequeña corriente eléctrica a
la médula espinal de una rana, se producían grandes contracciones musculares en los miembros de la misma.
Estas descargas podían lograr que las patas (incluso separadas del cuerpo) saltaran igual que cuando el animal
estaba vivo.
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Alessandro Volta: : Descubre la pila voltaica, que consiste en una serie de discos metálicos( zinc y cobre)
metidos en ácido sulfúrico.
Christian Ørsted: En 1820 descubrió la relación entre la electricidad y el magnetismo en un experimento que
hoy se nos presenta como muy sencillo, y que llevó a cabo ante sus alumnos.Demostró empíricamente que un
hilo conductor de corriente podía mover la aguja imantada de una brújula. Podía, pues, haber interacción entre
las fuerzas eléctricas por un lado y las fuerzas magnéticas por otro, lo que en aquella época resultó
revolucionario.
Al conectar vió que el imán se sitúa perpendicular a la corriente.
Faraday: Faraday construyó dos aparatos para producir lo que el llamó rotación electromagnética, en
realidad, un motor eléctrico. Diez años más tarde, en 1831, comenzó sus más famosos experimentos con los
que descubrió la inducción electromagnética, experimentos que aún hoy día son la base de la moderna
tecnología electromagnética.Trabajando con la electricidad estática, demostró que la carga eléctrica se
acumula en la superficie exterior del conductor eléctrico cargado, con independencia de lo que pudiera haber
en su interior. Este efecto se emplea en el dispositivo denominado jaula de Faraday.
La Ley de Lenz nos dice que las fuerzas electromotrices o las corrientes inducidas serán de un sentido tal que
se opongan a la variación del flujo magnético que las produjeron. Esta ley es una consecuencia del principio
de conservación de la energía.
Máquinas térmicas, electricidad y magnetismo
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