Técnicas del automóvil motores

El físico inglés Joule encontró experimentalmente la equivalencia entre calor y trabajo, demostrando que cuando se consume en un sistema una cierta energía mecánica, la cantidad de ésta desaparecida es igual al calor producido en su desaparición. La aplicación de la ley física de la conservación de la energía al campo de la Termodinámica, dio lugar al enunciado del primer principio (de equivalencia), que dice así: “ El calor es transformable en trabajo y viceversa, según una relación constante” ; es decir, las energías térmica y mecánica no pueden ser creadas ni destruidas, sino transformadas la una en la otra. De los resultados experimenta­ les se deduce que gastando una cantidad de calor equivalente a una kilocaloría, se obtiene un trabajo de 427 kgm, o viceversa. Indicando por Q la cantidad de calor en Kcal gastado en una transformación y siendo W (en Kgm) el trabajo desarrollado, podemos escribir: Q = A-W, de donde se deduce que A = Q/IV, siendo A, el equivalente térmico del trabajo, de valor 1/427 Kcal/kgm. Del enunciado del primer principio de Termodinámica se deduce que para expansionar el fluido activo en el cilindro de un motor y desplazar al pistón produciendo un trabajo mecánico, es necesario gastar cierta cantidad de calor, que es producido por el combustible. 1. 2 SISTEMA TERMODINAMICO En general, se llama “sistema” a cualquier porción de materia que pueda ser objeto de estu­ dio. La superficie real o imaginaria que lo envuelve se denomina límite. En Termodinámica, el sistema más usual es el fluido compresible. Se dice que dos sistemas están en equilibrio térmico cuando tienen la misma temperatura. Cuando se ponen en contacto dos sistemas que están a distinta temperatura, se produce un inter­ cambio de calor entre ambos buscando el equilibrio térmico (Fig. 1.1). El tiempo invertido en alcanzar este equilibrio depende de las paredes o límites del sistema. La pared ideal, que impide el equilibrio térmico entre dos sistemas se llama pared adiabática. La que establece el equilibrio térmico de forma instantánea se denomina pared diatérmana. Este tipo de paredes no existen en la realidad, pero para el estudio de un sistema cabe suponerlas. Limites ds los sistemas Sistema A Sistema B " * x T Sistema A ' * \ Sistema B "i)" P a b y 1 W ~ S Sistema A ca (O E S to Figura 1.1 Figura 1.2 Del mismo modo, las presiones de dos sistemas separados por una pared tienden a igualarse, si dicha pared lo permite. Una pared rígida a-b (Fig. 1.2) impide el establecimiento del equilibrio mecánico de presiones de los sistemas A y B, igual que ocurre con una pared adiabática en el equilibrio térmico. Si la pared es elástica sufrirá una deformación (a-n-b) debida a la diferencia de presiones entre los sistemas A y B, mediante la cual tienden a igualarse las presiones. Esta pared elástica puede estar formada por un émbolo, cuyo desplazamiento dentro del cilindro desde la posición I a la II produce el equilibrio de presiones buscado. Un sistema puede aislarse del medio exterior tanto térmica como mecánicamente, cerrándolo mediante paredes adiabáticas en el primer caso y rígidas en el segundo. Los sistemas termodinámicos pueden clasificarse en: Sistema cerrado: Es aquél cuya masa no varia en el transcurso del tiempo invertido en su estu­ dio; aunque el volumen puede variar (lo que ocurrirá generalmente). Por ejemplo, los sistemas A y B de la Figura 1.2 se comportan como cerrados mientras el pistón pasa de la posición / a la II.