Experimento de Hope
El aparato es un cilindro vertical que lleva dos termómetros, uno arriba y otro abajo; También lleva un cinturón en su mitad para poner na mezcla frigorífca de hielo y sal. El cilindro se llena de agua y se van anotando las temperaturas que marquen los deos termómetros. Se observa que el termómetro superior desciende hasta 0°C congelando el agua de la superficie ; en cambio, el termómetro inferior baja hasta 4°c, pero de ahi ya no pasa, ni sube ni baja la temperatura conservándose líquida el agua en el fondo.Transformación del calor en trabajo
El hombre primitivo también acudió a la transformación de trabajo en calor para proveerse de un recurso muy importante para el ser humano: el fuego. En todo rozamiento hay conversión de trabajo en calor y esto lo podemos ver claramente cuando nos frotamos las manos ya que inmediata mente lo creamos.
Transformación del calor en trabajo
Si el trabajo se puede transformar en calor, recíprocamente el calor también se puede transformar en trabajo. Las máquinas de vapor, las turbinas de vapor y los motores de los coches y los aviones funcionan a base de esa conversión: transformar la energía calorífica desprendida en una combustión.
El primero que se dio cuenta de que el calor era una forma de la energía fué el médico alemán Roberto Mayer en el año de 1840. la equivalencia entre el calor y el trabajo se conoce en Física con el nombre de:
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
"El calor es una forma de la energía y como tal puede transformarse en trabajo y recíprocamente".
Cuando se efectúa un trabajo mecánica se produce cierta cantidad de calor; como el trabajo se mide en Joules o kilográmetros, y el calor se mide en calorías, era necesario conocer la equivalencia entre estas unidades. El físico inglés Joule realizó varias determinaciones en 1845 y uno de los dispositivos que empleó fue una locomotora. El experimento de Joule ha sido repetido muchas veces y el resultado es el siguiente: "para obtener una kilo caloría es necesario consumir un trabajo de 427 kilogámetros, es decir se necesita la misma energía para calentar 1 kg de agua un solo grado de temperatura, que elevar una masa de 427 kg a 1 metro de altura.
1 cal = 0.427 kgm
1 kca l= 427 kgm
1 cal = 0.427* 9.8 = 4.18 joules
1 joule = 0.24 calorías
4.18 joules = 1 caloría
1 kgm = 2.34 calorías
SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
"El calor no puede convertirse en trabajo a una temperatura constante, sino que necesita un desnivel de temperaturas, es decir: un cuerpo caliente y un cuerpo frío". Osea que transforman la energía térmica procedente de la combustión (carbón, gasolina, gas-oil, etc) en energía de movimiento.
Las máquinas térmicas se clasifican en :
- Máquinas de vapor
- Motores de combustión interna
- Turbinas
- Motores de reacción
Fuente de calor
a) Las calderas con vapor en las máquinas de vapor y en las turbinas de vapor o cilindros con gases combustibles de gasolina, petróleo, en motores de combustión interna.
b)Parte operacional de la máquina. El cilindro con pistón en la máquina de vapor y en el motor de combustión interna, y la rueda, en la turbina de vapor.
c) Condensador. A donde va el gas o el vapor.
Máquina de vapor
Consta de :
a) Caldera: Esta es el foco caliente de la máquina destinado a suministrar vapor de agua a elevada temperatura y presión. Puede tener diversas formas pero lo más común son las llamas de hogar que pasan a través de un conjunto de tubos calentando fuertemente el agua que está en la que están sumergidos; son accesorios indispensables en la caldera.
- El manómetro para medir la presión.
- La válvula de seguridad, que automática mente deja salir el exceso de vapor.
- El indicador de nivel que es necesario para conocer la altura del agua en la caldera.
b) Cilindro y caja: Como lo dice su nombre, consiste en un recinto cilíndrico hueco, en cuyo interior entra el gas que viene de la caldera, por uno u otro de los extremos, según la posición que ocupe la corredera.
En el interior del cilindro hay un émbolo que se mueve en dirección de izquierda a derecha o viceversa, esto según por donde empuje el gas.
c) Órganos de transmisión: La función de estos es es transformar el movimiento de vaivén del émbolo en rotación del volante.
d) Condensador: Es el foco frío de la máquina; cuanto más baja se conserve la temperatura en él, mayor será la cantidad de trabajo que se podrá conseguir. Sin embargo, las máquinas que no son fijas como las locomotoras no lo llenan.
Máquinas de vapor
Pueden ser de 2 clases:
- Máquinas de cilindro
- Turbina de vapor
