¿Cómo es la variación de energía interna en una máquina térmica?

Una máquina térmica transforma energía térmica en trabajo realizando un ciclo de manera continuada. En ellas no hay variación de energía interna, ∆ U = 0 .

Cuando un cuerpo absorbe energía en forma de calor, se dilata aumentando de volumen (realiza un trabajo) y aumenta su energía interna que se manifiesta en aumento de temperatura. Cuando hay aumento de volumen, el trabajo se considera positivo, y cuando disminuye el volumen, el trabajo es negativo.

La energía térmica o energía calorífica es la parte de la energía interna de un sistema termodinámico en equilibrio que se proporciona a su temperatura absoluta y se incrementa o disminuye por transferencia de energía, generalmente en forma de calor o trabajo, en procesos termodinámicos.

Una máquina térmica es un dipositivo cuyo objetivo es convertir calor en trabajo. Para ello utiliza de una sustancia de trabajo (vapor de agua, aire, gasolina) que realiza una serie de transformaciones termodinámicas de forma cíclica, para que la máquina pueda funcionar de forma continua.

La energía interna de un cuerpo es la suma de todas las energías de las partículas que lo componen. La temperatura es una magnitud que mide el grado de agitación de las partículas que componen un objeto, es decir, mide el valor medio de la energía cinética de todas las partículas.

Primera ley de la Termodinámica

Si el sistema experimenta una transformación cíclica, el cambio en la energía interna es cero, ya que se parte del estado A y se regresa al mismo estado, DU=0.

Su funcionamiento se divide en dos partes: 1. Se genera vapor de agua por calentamiento directo, en una caldera que se encuentra cerrada, esto quema un combustible, habitualmente carbón o madera. 2. Se introduce el vapor a presión dentro del cilindro, arrastrando el pistón o émbolo en toda su expansión.

Energía interna

Como la temperatura es una medida de esa energía cinética que tienen las moléculas de un cuerpo, nos indica si el cuerpo se encuentra caliente o frío, a mayor energía cinética que tiene un cuerpo, mayor calor tendrá y presentará un valor mayor de temperatura.

La característica principal es que transforma la energía térmica en mecánica mediante uno o varios pistones, deslizándose con movimiento lineal a través de los cilindros de forma alternada. La combustión se produce dentro de la propia máquina (combustión interna).

es decir, el mismo rendimiento que el de las máquinas infinitesimales que vimos en la sección anterior. Las máquinas de Carnot son las máquinas térmicas más eficientes que pueden operar entre dos temperaturas determinadas (¡en particular porque son reversibles!).

En termodinámica e ingeniería, un motor térmico es un sistema que convierte calor o energía térmica (y energía química) en energía mecánica , que luego puede usarse para realizar trabajo mecánico. Lo hace llevando una sustancia de trabajo de un estado de temperatura más alto a un estado de temperatura más bajo.

La variación de energía libre es un término utilizado en la termodinámica y la bioquímica para describir la energía que se libera o absorbe durante una reacción química o biológica. Se representa por ΔG y es una medida de la disponibilidad de energía de una molécula o sistema para realizar trabajo útil.

La U es el símbolo común mas usado para representar la energía interna. Las cantidades relacionadas con la energía, que son particularmente útiles en la termodinámica química son la entalpía, la energia libre de Helmholtz, y la energía libre de Gibbs.

Signo positivo (+), para el trabajo y el calor que entran al sistema e incrementan la energía interna. Signo negativo (-), para el trabajo y el calor que salen del sistema y disminuyen la energía interna. ​

El calor se considera negativo cuando fluye desde el sistema, por lo que disminuye su energía interna.

La energía interna de un sistema aislado no puede cambiar , como lo expresa la ley de conservación de la energía, fundamento de la primera ley de la termodinámica.

Como su nombre lo sugiere, la máquina de vapor funciona gracias a la fuerza del vapor de agua calentado a alta presión. Esta tecnología convierte la energía termica (calor) a energía mecánica (Trabajo). La caldera calienta el agua hasta convertirla en vapor.

Una máquina de vapor es un tipo de máquina térmica comúnmente utilizada en plantas generadoras de energía a vapor. Opera en ciclos Rankine y utiliza agua como fluido de trabajo. Usaremos una máquina de vapor para ilustrar cómo el calor se convierte en trabajo en las máquinas térmicas.

Explicación: En una máquina de vapor, la energía térmica producida al quemar carbón ayuda al movimiento de las ruedas de la máquina y convierte la energía térmica en energía cinética.

Entonces, si la temperatura ‍ del gas aumenta, las moléculas del gas se aceleran y la energía interna ‍ del gas aumenta (lo que significa ‍ es positiva). De manera similar, si la temperatura ‍ del gas disminuye, las moléculas del gas se ralentizan y la energía interna ‍ del gas disminuye (lo que significa ‍ es negativa).

Esto significa que un aumento en la temperatura de un sistema es una indicación de un aumento en la energía interna (también conocida como energía térmica) del sistema .

Respuesta y explicación:

Por lo tanto, si la temperatura aumenta, la energía interna necesariamente aumenta. Pero si la temperatura permanece constante, el cambio de energía interna es cero .

Existen tres tipos:

¿Cuáles son ejemplos de máquinas térmicas? Algunos ejemplos de máquinas térmicas son los motores de gasolina, los motores diésel, los motores a reacción y las turbinas de vapor.

Se dividen a su vez en dos tipos según el movimiento del órgano propulsor: alternativas, cuyo movimiento es rectilíneo; y rotativas, cuyo movimiento es circular. Turbomáquinas, cuyo funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido y un rodete.

Si hay una diferencia finita de presiones es irreversible, si la diferencia es infinitesimal será reversible.

La medida más importante de una máquina térmica es su eficiencia (e), que es simplemente "lo que sacamos" dividido por "lo que metemos" durante cada ciclo, como se define por e = W fuera / Q dentro . e = W fuera / Q dentro .