como el motor de un auto puede transformar la energía termodinámica en energía mecánica??
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Respuesta:
Vehículos con motores térmicos
Con respecto a los motores térmicos, creo que todos más o menos tenemos claro cómo funcionan, pero según mi enfoque (espero que a alguien experto en el tema no le parezca mal si estoy equivocado en algún aspecto) habría que tener en cuenta:
La energía del vehículo está almacenada en el depósito de combustible; es energía química y, como la gran mayoría de los combustibles fósiles, sólo hay una forma de extraerla: a través de su combustión. Esta primera transformación de energía química en térmica no tiene un rendimiento del 100%; se podría asimilar la cantidad de CO que se genera con el rendimiento de la combustión ya que el CO se produce en las combustiones incompletas.
La energía térmica generada anteriormente en la combustión se usa como foco caliente y la temperatura ambiente se utiliza como foco frío. Recordando el ciclo termodinámico de Carnot, se podría calcular el rendimiento máximo de los motores térmicos, pero lo que quiero que se entienda es que los rendimientos de los motores son diferentes según la época y el lugar de residencia (la temperatura en Alaska no es la misma que en Arizona). Menciono dos lugares del mismo país porque, según las especificaciones de los fabricantes, los motores tienen un rendimiento fijo. Sin enrollarme más, la energía térmica de la combustión, gracias a una máquina térmica con un rendimiento **%, se transforma en energía mecánica.
Esta energía mecánica (en todos los casos menos en el ciclo Wankel), tiene un movimiento alternativo que hay que transformar en rotativo mediante el conocido sistema biela-manivela. Menciono esta transformación porque me parece un punto de inflexión y que no se le suele dar la importancia que tiene. Quiero decir que, por muy satisfactoria que sea la transformación del movimiento lineal de los pistones al movimiento rotativo del cigüeñal, dudo mucho que el rendimiento sea del 100%, de manera que tendremos unas pérdidas de energía (por muy pequeñas que sean) que se evitan en el ciclo Wankel (que, por supuesto, tiene otros inconvenientes).
Por último, la energía mecánica rotativa se transfiere a las ruedas a través de la transmisión, con una eficiencia diferente según la marcha que tengamos engranada. Este rendimiento es similar al anterior en el hecho de que por muy bueno que sea, siempre van a existir pérdidas (es irremediable).
Esquemáticamente, se pueden representar estos “flujos de energía” según se ve en la siguiente imagen, donde he supuesto que todas las pérdidas son iguales (por supuesto que no lo son) y agrupando las pérdidas mecánicas (los dos últimos puntos descritos) para simplificar. Creo que en esta ilustración queda bastante evidente que si suponemos los rendimientos tanto de la combustión como de la mecánica del 100%, el rendimiento global sería el de un ciclo térmico, que, según los fabricantes, muchos no superan el 50%.