Técnicas del automóvil motores

Figura 1.10 Contra la fuerza F se ha realizado un trabajo W = F ■d que ha hecho aumentar la energía po­ tencial del émbolo. Esta energía ha sido donada por el sistema cerrado en el cilindro, que posee una “energía interna”, que sólo depende del estado en que se encuentra el mismo. A esta conse­ cuencia se llegó también a través de la Teoría Cinética de los Gases. La energía donada por el sistema fiie recibida por el gas del cilindro mientras estuvo en con­ tacto con el sistema M y no fue mecánica ni de cualquier otra forma convencional, sino calorífi­ ca, lo que permite definir al calor como "una energía de paso que atraviesa los límites de dos sistemas como consecuencia de una diferencia de temperaturas entre ambos". Solamente es calor mientras atraviesa los límites, pues a continuación pasa a formar parte de la energía interna del sistema que lo recibe. La energía interna inicial Ui del sistema, más el calor Q que recibió, menos la energía fV que cedió, es igual a la energía interna final U 2 , lo que constituye la expre­ sión más sencilla del Primer Principio de Termodinámica: U[ + Q - W = U 2 , o \o que es lo mismo, Q = U 2 - U\ + W. Así pues, cuando se considera un sistema en general, es preciso tener en cuenta no sólo su energía mecánica (cinética y potencial), sino también la energía interna, que depende de la masa del sistema, de la temperatura, de la composición química, de los enlaces atómicos y moleculares, etc. Aunque no es posible medir el valor absoluto de la energía interna de un cuerpo, es decir, su contenido energético, sí es posible, en cambio, conocer sus variaciones, ya que el aumento expe­ rimentado en su energía interna es calculable aplicando la expresión del Primer Principio de Termodinámica: AU = U 2 - U\ = Q - W. En Termodinámica se considera el trabajo positivo cuando es realizado por el sistema contra el medio ambiente (trabajo motor) y el calor es positi­ vo cuando lo recibe el sistema. Si el sistema evoluciona de tal modo que su estado inicial coincide con el final (transforma­ ción cerrada) tendremos: 1/2 = Ui = W, que nos pennite enunciar el Primer Principio de la siguiente forma: "Es imposible construir una máquina que produzca trabajo sin consumir una cantidad equivalente de calor ”. Un sistema cerrado (compresible) puede producir trabajo cuando se expansiona, como puede verse en la Figura 1.11. Este trabajo es debido a la presión que actúa sobre el émbolo, que gene­ ra la fiierza F = p ■S, que en su desplazamiento produce el trabajo W = F ■d.'S,\\a transforma­ ción termodinámica es una sucesión de estados de equilibrio, podemos representarla en el dia­ grama p-v por la línea 1-2 y, como ya se ha visto, el trabajo representa el área rayada compren­ dida entre dicha línea y el eje de abscisas. Este trabajo se denomina trabajo de expansión. Para una transformación adiabática, el trabajo desarrollado viene dado por la expresión: R [ T , - T , ) W = ^ ■P 2 V 2 y - \ , que para los gases perfectos queda en: W - y - \ Sustituyendo 7 por «, la última expresión sirve para las politrópicas.