Màquines tèrmiques: combustió externa i interna (motor de vapor i explosió)

Màquines de Combustió

Motor tèrmic: Màquina que transforma energia tèrmica en energia mecànica.

Combustió Externa

Màquina que transforma energia calorífica en energia mecànica mitjançant un procés de conversió fora de la màquina.

Segons el moviment:

• Alternatives: Màquina de vapor.
• Rotatives: Turbines de vapor.

Màquina de Vapor (Alternativa)

Creada per James Watt al 1768 (inaugurada). Màquina tèrmica que transforma el vapor com a fluid en energia mecànica.

Elements:

• Conductes d'entrada i sortida (vàlvula corredissa).
• Pistó: Barra interna del cilindre (disc).
• Caldera: Recipient tancat (genera vapor). Conversió: E. química → E. tèrmica.

Funcionament:

1. El vapor entra al cilindre i arrossega l'èmbol.
2. Moviment del pistó genera moviment de rotació.
3. El pistó retorna a la posició inicial.

Components addicionals:

• Distribuïdor: Regula el pas del vapor al cilindre.
• Regulador centrífug: Proporciona la velocitat angular.

Màquina de Vapor (Turbina)

La turbina rep el vapor d’una caldera on es produeix el vapor d’aigua a partir de cremar combustible o calor generada en una reacció nuclear. S'obté energia tèrmica.

Als àleps de la turbina:

Es mouen per un sistema complex de pressions i temperatures i fan moure l'eix.

Combustió Interna

Primera màquina ideada per Karl Benz. El combustible es crema dins del motor i genera energia tèrmica.

Motor d’Explosió

Dins el motor es produeix una explosió controlada per pressió i temperatura.

Cicle d'Otto / Encesa per Guspira:

Genera gasolina per arrancar automòbils. Motor de 4 temps.

1. Admissió: La vàlvula s’obre i deixa entrar vapor (o mescla). Provoca el desplaçament del pistó cap avall i xucla la mescla de gasolina.
2. Compressió: La vàlvula d'admissió es tanca i el pistó puja, comprimint l'aire.
3. Explosió: La bugia encén la mescla i provoca l'explosió. Es produeixen molts gasos.
4. Escapament: El pistó és a la part inferior. S’obre la vàlvula d'escapament i surten els gasos.

Dièsel (Rudolf Diesel)

És com l'explosió, però no cal provocar l'encesa per guspira.

1. Admissió: Entra aire sense combustible al cilindre.
2. Compressió: El pistó es desplaça i comprimeix l'aire a una pressió forta i temperatura alta.
3. Explosió: L'injector posa gasoil on hi ha l'aire a alta temperatura i explota, produint gasos.
4. Escapament: Surten els gasos del cilindre.

Fórmules Relacionades (Treball i Potència)

$(W=F\cdot D) \quad (P=W/T) \quad (T=d/m) \quad (F_1\cdot D_1=R\cdot D_2) \quad (F\cdot l=R\cdot H) \quad (F=(R+Q)/N) \quad (F\cdot 2\cdot\pi\cdot R=R\cdot pas\ de\ rosca) \quad (H=voltes/s) \quad (F\cdot 2\cdot PI\cdot RADI\cdot H) \quad (I_1/I_2=n_2/n_1=W_2/w_1=D_1/D_2=Z_1/Z_2=M_1/M_2) \quad (M=F\cdot r)$