Termodinàmica i Motors Tèrmics: Guia Completa

Termodinàmica: Ciència de la Calor i l'Energia

La termodinàmica és la ciència que estudia la calor, la temperatura i les transformacions energètiques.

Pc: Quantitat de calor que pot subministrar la combustió completa d'un material.

Gasos perfectes: Pressió i volum constants.

Processos Termodinàmics

• Isobàric: Pressió constant.
• Isocòric: Volum constant.
• Isotèrmic: Temperatura constant.
• Adiabàtic: No hi ha intercanvi de calor.

Motor Tèrmic: Funcionament i Tipus

Un motor tèrmic necessita combustible per funcionar.

• Combustió externa
• Combustió interna

Màquina de Vapor

Màquina de vapor

Caldera: Produeix vapor cremant el combustible. Condueix i diposita aigua que converteix en vapor per les altes temperatures.

Cilindre i distribuïdor: Permet al pistó desplaçar-se en la direcció desitjada. El distribuïdor envia el vapor a l'interior del cilindre alternativament.

Regulador: Controla que la velocitat a la qual va el vapor no sigui ni molt alta ni molt baixa.

Condensador: Transforma el vapor en aigua per tornar a reutilitzar-la.

Motor de Combustió Interna

• Tipus d'encesa
  • Per guspira (gasolina)
  • Per compressió (dièsel)
• Temps de treball
  • 2 temps (2T)
  • 4 temps (4T)

Cicle de Otto (4T)

1-Admissió: El pistó està a punt d'arribar al PMS. La vàlvula d'admissió s'obre i, com que el pistó se'n va cap al PMI, xucla la mescla de gasolina i aire.

2-Compressió: La vàlvula d'admissió es tanca i el pistó es desplaça cap a la part superior del cilindre comprimint la mescla abans d'arribar al PMS.

3-Explosió: Amb la compressió, la bugia fa una guspira que provoca l'explosió. Això fa que la força de l'explosió tiri el pistó cap a la part inferior.

4-Escapament: S'obre la vàlvula d'escapament i surten els gasos gràcies a que el pistó va a la part superior. Quan el pistó arriba al PMS es torna a repetir el cicle.

Avantatges i Inconvenients d'un Motor 2T respecte a un de 4T

Avantatges:

• És més lleuger i de construcció més senzilla, pel que és més econòmic.
• Desenvolupa més potència per a una mateixa cilindrada i la seva marxa és regular.

Desavantatges:

• És altament contaminant, perquè crema oli constantment.
• Mai crema la totalitat de la barreja.
• Té menor rendiment.
• No arriba a tenir el doble de potència que un de 4T que té una carrera de treball cada dues voltes.
• Pateix un desgast més gran.

Comparació entre Gasoil i Dièsel

-No porten bugies ni carburadors     -El motor es gasta menys

-Tenen un major rendiment              -Temp. i vel. de treballs inferiors

-El consum és menor                       -Més sorollosos

-El gasoil és més barat                    -Més lents de resposta

Conseqüències de l'Ús de Màquines Tèrmiques

• Augment de la capacitat de treball.
• Possibilitat de progrés.
• Millora de la qualitat de vida.
• Contaminació ambiental.
• Esgotament de recursos naturals (combustibles).

Diferència entre Màquina Tèrmica i Màquina Frigorífica

La màquina tèrmica crea treball i la màquina frigorífica necessita treball perquè funcioni.

Rendiment de Màquines Tèrmiques

ηc: de Carnot         ηn: unitari

ηs: total                 ηt: màquin. term

Fórmules

Rc: relació de comp.           Vc: cilindrada unit. (cm³)

Vmax: Volum max               Vt: cilindrada tot.

Vmin: Vol. min                    c: cursa (cm) -- PMS-PMI

nc: nº de cilindres