Máquinas térmicas: Tipos, diagramas

En esta segunda entrada sobre máquinas térmicas, vamos a estudiar cuáles son los tipos de máquinas térmicas, cómo las representamos esquemáticamente y cuál es su rendimiento máximo.

Cuáles son los tipos de máquinas térmicas

• Cuando aportan un trabajo mecánico a partir del calor generado en su interior o fuera de la propia máquina (motores de automóviles, central térmica, avión a reacción,…).
• Cuando interesa el proceso inverso y consumen trabajo mecánico para conseguir elevar o disminuir la Tª del ambiente (frigorífico, bomba de calor, aparato de aire acondicionado,…).

Cómo representaos esquemáticamente las máquinas térmicas

Para construirla se debe contar con 2 focos (caliente, frío) a distintas temperaturas que faciliten la transformación de calor, en cuyo camino se situará el fluido, que mediante transformaciones termodinámicas:

• Obtendrá calor del foco caliente, realiza trabajo mecánico y cede calor al foco frío (en el caso de los motores térmicos),

• O tomará calor del foco frío y lo cede al foco caliente, consumiendo un trabajo (en el caso de las máquinas frigoríficas).

Cuál es el rendimiento máximo de una máquina ideal y reversible

El rendimiento máximo de una máquina ideal y reversible viene dado por el desarrollo del ciclo de Carnot.

Es un ciclo termodinámico ideal y reversible formado por 2 transformaciones isotermas y otras 2 adiabáticas. Como es reversible puede funcionar como motor térmico o máquina frigorífica.

Se realiza en 4 tiempos:

• 1: Expansión isoterma (1-2)
• 2: Expansión adiabática (2-3)
• 3: Compresión isoterma (3-4)
• 4: Compresión adiabática (4-1)

Rendimiento: depende exclusivamente de las temperaturas de los focos entre los cuales funcione. El rendimiento de otra máquina cualquiera (real) que actuase entre los mismos focos  no puede ser superior al de Carnot.