Motor térmico

El motor térmico es aquel que transforma la energía térmica producida al quemar algún combustible en energía mecánica para realizar cierto trabajo, en otras palabras transforma calor en trabajo por medio del aprovechamiento de la temperatura entre la fuente de calor (Foco caliente) y el sumidero de calor (Foco frió). El diagrama que representa la explicación anterior es la siguiente:

Como se puede observar se le suministra al motor energía térmica (Calor Q) desde el Foco Caliente, que mediante un proceso de transformación la traduce en energía mecánica y hace un trabajo (W). Lo que restringe la operación de un motor térmico no es otra cosa que la primera y segunda ley de la termodinámica, ya que la primera nos muestra la conservación de la energía en el sistema y la segunda establece los limites de la eficiencia de la maquina. 

El siguiente vídeo muestra un motor térmico casero en uso.

La construcción de un motor térmico de manera sencilla se muestra en el siguiente vídeo:

A continuación se muestra un vídeo donde se explica de modo sencillo el funcionamiento de un motor.

CICLO DE CARNOT

El ciclo en un motor mas eficiente es el ciclo de Carnot, que consiste en dos procesos isotérmicos y dos procesos adiabáticos. Según las leyes físicas es el mas eficiente, este ciclo es una idealización, ya que no hay proceso de motor real que sea reversible y todos los procesos físicos reales implican un cierto aumento de entropía. Gráficamente este se representa como:

Eficiencia

En un ciclo de Carnot la eficiencia del motor viene dada por 

Donde 

• n: Eficiencia
• T₂: Temperatura dos del sistema (Foco frió)
• T1: Temperatura uno del sistema (Foco Caliente)

CICLO DE OTTO

Muchas de las maquinas térmicas que hay actualmente están hechas de motores de cuatro tiempos, el ciclo que describe este fluido de trabajo se le denomina ciclo de Otto, inventado por el ingeniero aleman del mismo nombre.

En este ciclo valga la pena aclarar, el fluido de trabajo es una mezcla de aire y gasolina que experimenta una serie de transformaciones (Seis etapas, aunque la variación del trabajo en dos de ellas es cero) en el interior de un cilindro provisto de un pistón, como se ilustra a continuación.

Como se ve el trabajo producido mediante la energía da como resultado el movimiento del piñón y el principio del motor.

Gráficamente este proceso se representa por:

Eficiencia

En un ciclo de Otto la eficiencia viene dada por la siguiente ecuación:

Donde:

• n: Eficiencia
• TA: Temperatura en el punto A
• TB: Temperatura en el punto B

ENTROPÍA

Este termino que comúnmente se confunde con calor, no es otra cosa que una magnitud extensiva asociada a la intensiva temperatura y que se denota como la energía que no puede utilizarse para producir trabajo útil, es otras palabras es lo que precisamente hace que las maquinas no tengan una eficiencia del 100% ya que es una perdida de energía.