Enerxía térmica

Denomínase enerxía térmica a enerxía liberada en forma de calor. Este tipo de enerxía pódese obter de moi diferentes maneiras, entre as que destacan:

Esta enerxía térmica pódese utilizar, nun motor térmico; no caso da enerxía nuclear para a xeración de enerxía eléctrica, na combustión, ademais, para obter traballo, como nos motores dos automóbiles ou dos avións. As instalacións empregadas para conseguir este tipo de enerxía chámanse centrais termoeléctricas, que fan que a partir de enerxía liberada en forma de calor se xere enerxía eléctrica.

O gran problema deste tipo de enerxía e das centrais, é que a emisión de residuos á atmosfera e os procesos de combustión que se producen, teñen unha grande incidencia ambiental.[Cómpre referencia] Para tratar de paliar, na medida do posible, os danos que estas plantas provocan no contorno natural, se incorporan ás instalacións diversos elementos e sistemas.

A contaminación é máxima no caso das centrais termoeléctricas convencionais, que utilizan como combustible o carbón. A combustión libera CO2 e outros gases contaminantes. Tamén a tecnoloxía actual en centrais nucleares dá lugar a residuos radioactivos que deben ser controlados.

Ademais, deben terse en conta a utilización de terreos das plantas xeradoras de enerxía e os riscos de contaminación por accidentes no uso dos materiais implicados, como os derramamentos de petróleo ou de produtos petroquímicos derivados.

Emisións

Unha central térmica emite aproximadamente:

Combustible / misión de CO2 kg/kWh
  • Gas natural / 0,44
  • Fuelóleo / 0,71
  • Biomasa (0,82
  • Carbón / 1,45
Calor

A calor é unha transmisión de enerxía dun sistema a outro como consecuencia dunha diferenza de temperatura entre ambos sistemas. Este fluxo sempre ocorre desde o corpo de maior temperatura cara ao corpo de menor temperatura, existindo transferencia de calor até que ambos corpos se encontren en equilibrio térmico.

A enerxía pode ser transferida por diferentes mecanismos, entre os que cabe destacar a radiación, a condución e a convección, aínda que na maioría dos procesos reais, todos se encontran presentes en maior ou menor grao.

A enerxía que pode intercambiar un corpo coa súa contorna depende do tipo de transformación que se efectúe sobre ese corpo e polo tanto depende do camiño. Nótese que os corpos non teñen calor, senón enerxía interna. A calor é parte de dita enerxía interna (enerxía calorífica) transferida dun sistema a outro, o que sucede coa condición de que haxa diferenza de temperatura.

Tradicionalmente a cantidade de enerxía transmitida por este medio mídese en calorías. Para a súa conversión ó Sistema Internacional, unha caloría equivale a 4,186 J.

Calorimetría

A calorimetría é a parte da física que estuda os cembios de enerxía entre corpos ou sistemas cando estes cambios se dan en forma de calor.

Calor significa transferencia de enerxía térmica dun sistema a outro, ou sexa, podemos dicir que un corpo recibe calor, pero no que posúe calor.

A calorimetría é unha rama da termoloxía.

A calorimetría permite, por exemplo, medir a calor desprendida ou absorbida nunha reacción química, ou nun cambio físico, usando un instrumento chamado calorímetro.

Pero tamén se pode empregar un modo indirecto calculando a calor que os organismos vivos producen medindo a produción de dióxido de carbono e de nitróxeno (urea, en organismos terrestres), e do consumo de oxíxeno.

ΔU = cambio de enerxía internaComo a presión non se mantén constante, a calor medida non representa o cambio de entalpía.

Ciclo Kalina

O ciclo Kalina é un ciclo termodinámico para a conversión de enerxía térmica en forza mecánica, optimizado para uso con fontes térmicas que estean nunha temperatura relativamente baixa en comparación coa temperatura do disipador de calor (ou o ambiente). O ciclo utiliza un fluído de traballo con polo menos dous compoñentes (xeralmente auga e amoníaco) e unha relación entre eses compoñentes é variábel en diferentes partes do sistema para aumentar a reversibilidade termodinámica e, polo tanto, o aumento global da eficiencia termodinámica. Existen diversas variantes dos sistemas de ciclo Kalina especificamente aplicábeis para diferentes tipos de fontes de calor. Téñense construído varias centrais eléctricas experimentais usando o concepto de ciclo Kalina, incluíndo sistemas de coxeración xunto a unidades de produción de determinados materiais, como por exemplo, a produción de cemento.

Combustible fósil

Os combustibles fósiles ou combustibles minerais son aqueles combustibles orixinados pola descomposición parcial de materia orgánica fai millóns de anos transformada pola presión e temperatura debidas ás capas de sedimentos acumulados sobre el, e que se extraen do subsolo co obxectivo de producir enerxía por combustión. Considéranse combustibles fósiles o carbón, procedente de bosques do período carbonífero, o petróleo e o gas natural procedente doutros organismos.Son recursos de enerxía non renovables porque requiren de millóns de anos para a súa formación de forma natural. Debido ao seu alto poder calorífico son fontes de enerxía útiles para xerar enerxía térmica e o seu uso permitiu o gran crecemento económico e demográfico ligado á revolución industrial do século XIX. Aínda que agora son fundamentais para a nosa economía. O 2007 a combustión de carbón, petróleo e gas natural representou 86,4% da enerxía primaria mundial.Con todo a súa combustión é unha das principais fontes de contaminación atmosférica e do quecemento global, supoñendo un importante problema de sostibilidade.

Condución de calor

A condución de calor é un mecanismo de transferencia de enerxía térmica entre dous sistemas baseado no contacto directo de súas partículas sen fluxo neto de materia e que tende a igualar a temperatura dentro dun corpo e entre diferentes corpos en contacto por medio de ondas. Está presente en todos os estados da materia e cada substancia ten unha condutividade térmica característica.

A condución da calor é moi reducida no espazo ultra alto baleiro e é nula no espazo baleiro ideal, espazo sen enerxía.

O principal parámetro dependente do material que regula a condución de calor nos materiais é a condutividade térmica, unha propiedade física que mide a capacidade de condución de calor ou capacidade dunha substancia de transferir o movemento cinético das súas moléculas ás súas propias moléculas adxacentes ou a outras substancias coas que está en contacto. A inversa da condutividade térmica é a resistividade térmica, que é a capacidade dos materiais para opoñerse ao paso da calor.

Enerxía

En física, a enerxía é todo aquilo que pode transformarse en calor, traballo mecánico (movemento) ou radiación electromagnética como a luz mediante procesos físicos. Isto pode ocorrer de xeito natural e espontáneo ou grazas a unha máquina (por exemplo motor, caldeira, refrixerador, altofalante, lámpada) ou tamén a un organismo vivo (por exemplo os músculos) etc. En rigor é un concepto fundamental, aceptado pola física sen definición.

Calquera cousa que estea a traballar -por exemplo, a mover outro obxecto, a quece-lo ou a facelo atravesarse por unha corrente eléctrica - está a gastar enerxía (na verdade ocorre unha "transferencia", pois ningunha enerxía é perdida, e si transformada ou transferida a outro corpo). Polo tanto, calquera cousa que estea pronta a traballar posúe enerxía. En canto o traballo se realiza, ocorre unha transferencia de enerxía, parecendo que o suxeito está a perder enerxía. Na verdade, a enerxía está a ser transferida para outro obxecto, sobre o cal o traballo se realiza.

Así pois, o concepto de enerxía é un dos conceptos esenciais da física. Nacido no século XIX, pódese atopar en todas as disciplinas da Física (mecánica, termodinámica, electromagnetismo, mecánica cuántica etc.), así como noutras disciplinas, particularmente na química.

Enerxía eléctrica

Denomínase enerxía eléctrica á forma de enerxía que resulta da existencia dunha diferenza de potencial entre dous puntos, o que permite establecer unha corrente eléctrica entre ambos —cando póñense en contacto por medio dun condutor eléctrico— e obter traballo. A enerxía eléctrica pode transformarse en moitas outras formas de enerxía, tales como a enerxía luminosa ou luz, a enerxía mecánica e a enerxía térmica.

A súa xeración, transporte, distribución e uso é unha das bases da tecnoloxía utilizada polo ser humano na actualidade.

Enerxía nuclear

Chámase enerxía nuclear ou enerxía atómica a aquela enerxía que se obtén ao aproveitarse as reaccións nucleares espontáneas ou provocadas polo ser humano. Con todo, este termo engloba outro significado, o aproveitamento de devandita enerxía para outros fins, tales como a obtención de enerxía eléctrica, enerxía térmica e enerxía mecánica a partir de reaccións atómicas, e a súa aplicación, ben sexa con fins pacíficos ou bélicos. Así, é común referirse á enerxía nuclear non só como o resultado dunha reacción senón como un concepto máis amplo que inclúe os coñecementos e técnicas que permiten a utilización desta enerxía por parte do ser humano.

Estas reaccións danse nalgúns isótopos de certos elementos químicos, sendo o máis coñecido deste tipo de enerxía a fisión do uranio-235 (235U), coa que funcionan os reactores nucleares. Con todo, para producir este tipo de enerxía aproveitando reaccións nucleares poden ser empregados moitos outros isótopos de varios elementos químicos, como o torio, o plutonio, o estroncio ou o polonio.

Os dous sistemas cos que pode obterse enerxía nuclear de forma masiva son a fisión nuclear e a fusión nuclear. A enerxía nuclear pode transformarse de forma descontrolada, dando lugar ao armamento nuclear; ou controlada en reactores nucleares nos que se produce enerxía eléctrica, enerxía mecánica ou enerxía térmica. Tanto os materiais empregados como o deseño das instalacións son completamente diferentes en cada caso.

Outra técnica, empregada principalmente en pilas de enorme duración para sistemas que requiren pouco consumo eléctrico, é a utilización de xeradores termoeléctricos de radioisótopos (GTR, ou RTG en inglés), nos que se aproveitan os distintos xeitos de desintegración para xerar electricidade en sistemas de termopares a partir da calor transferida por unha fonte radioactiva.

A enerxía desprendida neses procesos nucleares adoita aparecer en forma de partículas subatómicas en movemento. Esas partículas, ao frearse na materia que as rodea, producen enerxía térmica. Esta enerxía térmica transfórmase en enerxía mecánica utilizando motores de combustión externa, como as turbinas de vapor. Devandita enerxía mecánica pode ser empregada no transporte, por exemplo nos buques nucleares; ou para a xeración de enerxía eléctrica en centrais nucleares.

A principal característica deste tipo de enerxía é a alta calidade da enerxía que pode producirse por unidade de masa de material utilizado en comparación con calquera outro tipo de enerxía coñecida polo ser humano, pero sorprende a pouca eficiencia do proceso, xa que se desaproveita entre un 86% e 92% da enerxía que se libera.Nas reaccións nucleares adóitase liberar unha grandísima cantidade de enerxía debido en parte á masa de partículas involucradas neste proceso, transfórmase directamente en enerxía. O anterior adóitase explicar baseándose na relación masa-enerxía proposta polo físico Albert Einstein.

Frigoría

A frigoría (símbolo: fg) é unha unidade de enerxía informal para medir a absorción de enerxía térmica. Equivale a una quilocaloría negativa. Podería definirse, como extensión da definición de quilocaloría do Sistema Técnico, como a enerxía que se precisa para reducir 1 °C de temperatura dun quilogramo de auga a 15,5 °C, a presión atmosférica normal. A pesar do seu uso, a unidade non existe no Sistema Técnico.

Gas (homónimos)

O gas é un estado da materia que non ten forma nin volume propio.

Gas combustible, usado para producir enerxía térmica mediante un proceso de combustión:

Gas licuado do petróleo;

Gas natural;

Biogás;

Gas cidade;

Gas de leña;

Gas de síntese;

Gas industrial, comercializado para aplicacións industriais;

Gas inerte, gas non reactivo (inclúe os gases nobres, pero tamén outros gases);

Gas nobre, elementos do grupo 18 da táboa periódica;

Gases usados como armas:

Cámara de gas;

Gas lacrimóxeno;

Gas nervioso;En medicina

Gases de uso terapéutico:

Anestésico;

Gases medicinais;

Problemas gastrointestinais:

Eructo;

Flatulencia;

Toxicoloxía:

Gases tóxicos.Amais, como topónimo Gas pode referirse a:

En Galicia

Gas, lugar da parroquia de Tiobre, no concello de Betanzos;

Gas, lugar da parroquia de Souto, no concello de Paderne.Fóra de GaliciaGas, vila e comuna francesa, no departamento de Eure e Loir;

Gas, cidade estadounidense, no estado de Kansas.

Como apelido pode referirse a:

Mario Gas, actor uruguaio.

Monte Vesuvio

O Monte Vesuvio italiano: Monte Vesuvio, é un somma-estratovolcán situado na baía de Nápoles na Campania, Italia, preto da cidade de Nápoles e a unha curta distancia da costa. É un de varios volcáns que forman o arco volcánico da Campania. O Vesuvio consiste nun gran cono volcánico, parcialmente circundado polo bordo escarpado dun cume causado polo colapso dunha estrutura anterior e orixinalmente moito máis alta.

É un volcán de tipo vesuviano, aos que dá nome. Caracterízase por alternar erupcións de piroclastos con erupcións de coadas lávicas, dando lugar a unha superposición en estratos que fai que este tipo de volcáns alcance grandes dimensións. Outros volcáns de tipo vesuviano son o Teide ou o Fuji.

É famoso pola erupción que no ano 79 sepultou as cidades romanas de Pompeia e Herculano, así como varios outros asentamentos, permitindo conservalas intactas até que se redescubriron no século XVII. Hoxe son emprazamentos arqueolóxicos que permiten investigar a cultura romana e a vida dunhas cidades que permaneceron sen alterar desde a Idade Antiga.

A erupción expulsou unha nube de pedras, cinzas e gas volcánico a unha altura de 33 km., guindou rocha fundida e pulverizada pedra pómez a razón de 6×105 por segundo, liberando en última instancia cen mil veces a enerxía térmica lanzada polos bombardeos de Hiroshima-Nagasaki. Máis de 1.000 persoas morreron na erupción, pero os números exactos descoñécense. O único relato dunha testemuña ocular supervivente do evento consiste en dúas cartas de Plinio o Novo ao historiador Tácito.

O Vesuvio estalou moitas veces desde entón e é o único volcán no continente europeo que estalou nos últimos cen anos. Hoxe en día, é considerado como un dos volcáns máis perigosos do mundo debido á poboación de 3.000.000 de persoas que viven preto e a súa tendencia a erupcións violentas e explosivas do tipo pliniano, facéndoa a rexión volcánica máis densamente poboada do mundo.

Máquina

Unha máquina é un dispositivo que transforma unha forma de enerxía noutra e forma un conxunto independente de mecanismos deseñados co obxectivo de realizar unha ou máis tarefas determinadas. Unha máquina pode ser ou non automática ou intelixente, por exemplo, conter ou non elementos eléctricos, electrónicos, hidráulicos, etc. Algunhas poden recibir nomes concretos segundo o seu uso ou obxecto, tales como máquina de afeitar, máquina de coser, máquina de lavar, máquina de escribir, máquina de retratar, máquina de calcular, máquina de picar carne, máquina de cortar embutidos, máquina de facer churros, máquina de segar, máquina de imprimir, etc.As máquinas clasifícanse en función dos tipos de enerxía que manexan:

Máquinas térmicas cuxo principio de funcionamento é o intercambio de calor (enerxía térmica) entre dous focos.

Máquinas eléctricas transforman un tipo de enerxía eléctrica noutro (transformadores), en movemento (motores) ou ben transforman enerxía mecánica en eléctrica (xeradores).

Máquinas hidráulicas operan con líquidos, como as bombas ou as turbinas hidráulicas.

Mecanismos transforman un tipo de movemento noutro, como a biela-manivela ou as engrenaxes.

Química

A química é a ciencia que estuda a constitución, a estrutura e as propiedades da materia, así como as transformacións desta mediante reaccións químicas e os cambios enerxéticos implicados nestes procesos. En contraposición á física, ciencia que estuda as propiedades xerais da materia e establece as leis que explican os fenómenos materiais, o estudo fundamental desta son as transformacións que sofre a materia.

Os científicos dedicados ao seu estudo son os químicos e as químicas.

Radiación electromagnética

A radiación electromagnética é unha combinación de campos eléctricos e magnéticos oscilantes e perpendiculares entre si que se propagan a través do espazo transportando enerxía dun lugar a outro. A luz visíbel é unha das partes da radiación electromagnética. A diferenza de outros tipos de onda, como o son, que necesitan dun medio material para propagarse, a radiación electromagnética pódese propagar no baleiro. No século XIX pensábase que existía unha substancia indetectable chamada éter que ocupaba o baleiro e servía de medio de propagación das ondas electromagnéticas. James Clerk Maxwell desenvolveu as súas ecuacións das que se desprende que un campo eléctrico variante no tempo xera un campo magnético e viceversa, a variación temporal do campo magnético xera un campo eléctrico. Pódese visualizar a radiación electromagnética como dous campos que se xeran mutuamente, por iso non necesitan ningún medio material para propagarse. As ecuacións de Maxwell tamén predín a velocidade de propagación no baleiro (que se representa c e ten un valor de 299.792,458 km/s), e a súa dirección de propagación (perpendicular ás oscilacións do campo eléctrico e magnético, que á súa vez son perpendiculares entre si). Heinrich Rudolf Hertz demostrouno experimentalmente en 1888.

O estudo teórico da radiación electromagnética denomínase electrodinámica e é un subcampo do electromagnetismo.

Dependendo do fenómeno estudado, a radiación electromagnética pódese considerar, en lugar de como unha serie ondas, como un chorro de partículas, chamadas fotóns. Esta dualidade onda-corpúsculo fai que cada fotón teña unha enerxía proporcional á frecuencia da onda asociada, dada pola relación de Planck: , onde E é a enerxía do fotón, h é a Constante de Planck e é a frecuencia da onda.

Así mesmo, considerando a radiación electromagnética como onda, a lonxitude de onda e a frecuencia de oscilación están relacionadas por unha constante, a velocidade da luz no medio (c no baleiro):

A maior lonxitude de onda menor frecuencia (e menor enerxía segundo a relación de Plank).

Refrixeración

A refrixeración é o proceso de redución e mantemento da temperatura (a un valor menor á do medio ambiente) dun obxecto ou espazo. A redución de temperatura realízase extraendo enerxía do corpo, xeralmente reducindo a súa enerxía térmica, o que contribúe a reducir a temperatura deste corpo.

A refrixeración implica transferir a enerxía do corpo que pretendemos arrefriar a outro, aproveitando as súas propiedades termodinámicas. A temperatura é o reflexo da cantidade ou nivel de enerxía que posúe o corpo, xa que o frío propiamente non existe, os corpos só teñen máis ou menos enerxía térmica. Deste xeito arrefriar corresponde a retirar Enerxía (calor) e non debe pensarse en termos de " producir frío ou agregar frío".

A saúde e o benestar dun país pode depender dos sistemas de refrixeración. Por exemplo; a alimentación e o almacenamento de vacinas, distribución, aplicación médica, industrial, comercial e doméstica de todo tipo depende dos sistemas de refrixeración.

Durante a década dos 90 case todos os países asinaron e consecuentemente ratificaron o Protocolo de Montreal das Nacións Unidas e as súas correccións posteriores. Este acordo inclúe unha escala de tempo estrito para a desaparición de refrixerantes que atacan o ozono e require o uso provisional ata a súa substitución por refrixerantes que non danen o ozono. Este cambio resultou no aumento da variedade de refrixerantes de uso común existentes de 3 a 4 veces maior e na necesidade de asegurarse de que as prácticas dos enxeñeiros sexan moi esixentes.

A firma do Acordo de Kyoto fai que aumente a necesidade das prácticas xa que moitos dos sistemas de refrixeración e de aire acondicionado usan unha considerable cantidade de enerxía e polo tanto contribúen xa sexa directa ou indirectamente ao arrequecemento global.

A gama de aparellos de refrixeración para o ensino e software de computador da empresa foi deseñada para ensinar aos estudantes os principios básicos da refrixeración, para así asegurarse de que a próxima xeración de enxeñeiros sexa capaz de comprender e contribuír aos cambios fundamentais que están agora dándose lugar na industria da refrixeración.

Entre outras formas:

Aproveitar diferenzas de temperaturas entre o medio receptor e emisor. Transferindo a calor por convección, condución ou radiación.

Usar un proceso que requira unha achega externa de enerxía en forma de traballo, como o ciclo de Carnot.

Aproveitar o efecto magnetocalórico dos materiais, como na desimanación adiabática.

Temperatura

A temperatura é unha magnitude física que indica a densidade de enerxía interna dun sistema referida ás nocións comúns de quente, morno ou frío que pode ser medida cun termómetro. A temperatura é un parámetro termodinámico do estado dun sistema que caracteriza a calor, ou transferencia de enerxía térmica, entre ese sistema e outros. En física, defínese como unha magnitude escalar relacionada coa enerxía interna dun sistema termodinámico, definida polo principio cero da termodinámica. Máis especificamente, está relacionada directamente coa parte da enerxía interna coñecida como «enerxía cinética», que é a enerxía asociada aos movementos das partículas do sistema, sexa nun sentido traslacional, rotacional, ou en forma de vibracións. A medida de que sexa maior a enerxía cinética dun sistema, obsérvase que este atopase máis «quente»; é dicir, que a súa temperatura é maior.

No caso dun sólido, os movementos en cuestión resultan ser as vibracións das partículas nos seus sitios dentro do sólido. No caso dun gas ideal monoatómico trátase dos movementos traslacionais das súas partículas (para os gases multiatómicos os movementos rotacional e vibracional deben tomarse en conta tamén).

O desenvolvemento de técnicas para a medición da temperatura pasou por un longo proceso histórico, xa que era necesario darlle un valor numérico a unha idea intuitiva como é o frío ou o quente.

Multitude de propiedades fisicoquímicas dos materiais ou as substancias varían en función da temperatura á que se atopen, por exemplo o seu estado (sólido, líquido, gaseoso, plasma), o seu volume, a solubilidade, a presión de vapor, a súa cor ou a condutividade eléctrica. Así mesmo é un dos factores que inflúen na velocidade á que teñen lugar as reaccións químicas.

A temperatura mídese con termómetros, os cales poden ser calibrados de acordo a unha multitude de escalas que dan lugar a unidades de medición da temperatura. O Sistema Internacional de Unidades (SIU), define unha escala e unha unidade para a temperatura termodinámica baseándose nun segundo punto de referencia facilmente reproducible como é a temperatura do punto triplo da auga. Por razóns históricas, o punto triplo da auga foi fixado en 273,16 unidades do intervalo de medida, que foi chamado kelvin (en minúscula) en honra do físico escocés William Thomson (Lord Kelvin) que definiu por primeira vez a escala kelvin ou escala absoluta, que asocia o valor «cero kelvin» (0 K) ao «cero absoluto», e gradúase cun tamaño de grao igual ao do grao Celsius. Con todo, fóra do ámbito científico o uso doutras escalas de temperatura é común. A escala máis estendida é a escala Celsius, chamada «centígrada»; e, en moita menor medida, e practicamente só nos Estados Unidos, a escala Fahrenheit. Tamén se usa ás veces a escala Rankine (°R) que establece o seu punto de referencia no mesmo punto da escala kelvin, o cero absoluto, pero cun tamaño de grao igual ao da Fahrenheit, e é usada unicamente en Estados Unidos, e só nalgúns campos da enxeñaría.

A temperatura é unha das principais propiedades estudadas no campo da termodinámica, neste campo son particularmente importantes as diferenzas de temperatura entre diferentes rexións da materia xa que estas diferenzas son a forza motriz do calor, que é a transferencia da enerxía térmica. Espontaneamente, a calor flúe só das rexións de maior temperatura cara as rexións de menor temperatura. De modo que se non se transfire calor entre dous obxectos é porque ambos os obxectos teñen a mesma temperatura.

Segundo o enfoque da termodinámica clásica, a temperatura dun obxecto varía proporcionalmente á velocidade das partículas que contén, non depende do número de partículas (da masa) senón da súa velocidade media: a maior temperatura maior velocidade media. Polo tanto, a temperatura está ligada directamente á enerxía cinética media das partículas que se moven en relación ao centro da masa do obxecto. A temperatura é unha variable intensiva, xa que é independente da cantidade das partículas contidas no interior dun obxecto, xa sexan átomos, moléculas ou electróns, é unha propiedade que é inherente ao sistema e non depende nin da cantidade de substancia nin do tipo de material. Para que se poida determinar a temperatura dun sistema, este debe estar en equilibrio termodinámico. Pódese considerar que a temperatura varía coa posición só se para cada punto hai un pequena zona o seu ao redor que se pode tratar como un sistema termodinámico en equilibrio. Na termodinámica estatística, no canto de partículas fálase de graos de liberdade.

Nun enfoque máis fundamental, a definición empírica da temperatura derívase das condicións do equilibrio térmico, que son expresadas na lei cero da termodinámica. Cando dous sistemas están en equilibrio térmico teñen a mesma temperatura. A extensión deste principio como unha relación de equivalencia entre varios sistemas xustifica fundamentalmente a utilización do termómetro e establece os principios da súa construción para medir a temperatura. Aínda que o principio cero da termodinámica permitiría a definición empírica de moitas escalas de temperatura, o segundo principio da termodinámica selecciona unha única definición como a preferida, a temperatura absoluta, coñecida como temperatura termodinámica. Esta función corresponde á variación da enerxía interna con respecto aos cambios na entropía dun sistema. A súa orixe natural, intrínseco ou punto nulo, é o cero absoluto, punto onde a entropía de calquera sistema é mínima. Aínda que esta é a temperatura mínima absoluta descrita polo modelo, o terceiro principio da termodinámica postula que o cero absoluto non pode ser alcanzado por ningún sistema físico.

Termodinámica

A termodinámica (do grego θερμη, therme, que significa "calor" e δυναμις, dynamis, que significa "potencia") é a parte da física que estuda os fenómenos relacionados con traballo, enerxía, calor e entropía, mediante as leis que gobernan os procesos nos que se ve involucrada a enerxía térmica. Nun sentido máis amplo estuda as relacións entre as propiedades macroscópicas dun sistema. A pesar de todos nós termos un sentimento do que é enerxía, é moi difícil elaborar unha definición precisa para ela. A enerxía pode ser vista como a capacidade de realizar un traballo, a capacidade de realizar mudanzas nos sistemas, un estado de vibración dos sistemas etc.

É bastante coñecido o feito de que unha substancia está constituída dun conxunto de partículas denominadas moléculas. As propiedades dunha substancia dependen, naturalmente, do comportamento destas partículas. A partir dunha visión macroscópica para o estudo do sistema, que non require o coñecemento do comportamento individual destas partículas, desenvolveuse a chamada termodinámica clásica. Permite abordar dunha maneira fácil e directa a solución de moitos problemas. Unha abordaxe máis elaborada e rigorosa, baseada no comportamento medio de grandes grupos de partículas, dáse na chamada termodinámica estatística.

Sempre que unha ou máis propiedades dun sistema varían, dise que ocorreu unha mudanza de estado. O camiño a través de sucesivos estados polo cal pasa o sistema defínese como proceso. Un proceso de case-equilibrio é aquel no que o desvío do equilibrio termodinámico é infinitesimal, e todos os estados polo cal o sistema pasa pode considerarse como estados de equilibrio. Moitos procesos reais poden aproximarse con precisión por sucesivos procesos de case-equilibrio.

Por outro lado, se un proceso evolucionou moi axiña e o sistema non estivo en equilibrio durante ningún instante durante a mudanza de estado, este é un proceso de non-equilibrio. Na termodinámica clásica a descrición destes procesos fica limitada ao que había antes e despois de restabelecido o equilibrio, sendo esta incapaz de especificar os estados intermediarios polos que pasou o sistema. Unha abordaxe máis eficiente destes procesos faise a través da termodinámica irreversible.

A pesar da antiga convivencia do ser humano con manifestacións de calor e outras formas de enerxía, a termodinámica non emerxeu como unha ciencia ata cerca de 1700 cando as primeiras tentativas para construír unha máquina a vapor foron feitas na Inglaterra por Thomas Savery e Thomas Newcomen. Estas máquinas eran moi lentas e ineficientes, mais eles abriron o camiño para o desenvolvemento dunha nova ciencia. O termo termodinámica foi primeiramente utilizado nunha publicación de Lord Kelvin en 1849. O primeiro texto de termodinámica foi escrito en 1859 por William Rankine, un profesor da Universidade de Glasgow na Escocia. O gran progreso da termodinámica ocorreu no inicio dos anos de 1900, cando se expurgaron teorías erróneas, transformándose nunha ciencia madura.

A termodinámica permite determinar a dirección na cal varios procesos físicos e químicos irán ocorrer. Tamén permite determinar as relacións entre as diversas propiedades dunha substancia. Con todo, non traballa con modelos da microestrutura da substancia, e non é capaz de fornecer detalles desta, mais unha vez que algúns datos sexan coñecidos, a través do método da termodinámica clásica, poden determinarse outras propiedades.

A termodinámica está baseada en leis estabelecidas experimentalmente:

A lei cero da termodinámica determina que, cando dous corpos teñen igualdade de temperatura cun terceiro corpo, eles teñen igualdade de temperatura entre si. Esta lei é a base para a medición de temperatura.

A Primeira Lei da Termodinámica fornece o aspecto cuantitativo de procesos de conversión de enerxía. É o principio da conservación da enerxía: "A enerxía do Universo é constante".

A Segunda Lei da Termodinámica determina o aspecto cualitativo de procesos en sistemas físicos, isto é, os procesos ocorren nunha certa dirección mais non poden ocorrer na dirección oposta. Enunciada por Clausius da seguinte maneira: "A entropía do Universo tende a un máximo".

A Terceira Lei da Termodinámica estabelece un punto de referencia absoluto para a determinación da entropía , representado polo estado derradeiro de orde molecular máxima e mínima enerxía. Enunciada como "A entropía dunha substancia cristalina pura na temperatura cero absoluto é cero". É extremadamente útil na análise termodinámica das reaccións químicas, como a combustión, por exemplo.

Transmisión de calor

A transmisión de calor, transferencia de enerxía térmica, ou simplemente intercambio térmico, refírese á transición de enerxía térmica dunha masa máis quente a outra máis fría. A transmisión de calor ten lugar por medio de varios mecanismos, especialmente condución, convección e radiación.

A condución, tamén denominada difusión, débese ao intercambio de enerxía cinética ao nivel microscópico. A convección ten lugar en fluídos (líquidos e gases) e é causada polo movemento de materia a diferente temperatura. A radiación térmica ocorre por transmisión de radiación electromagnética. A diferenza da condución e convección, a transmisión de calor por radiación non precisa dun medio de transmisión.

Turboeixo

Un motor turboeixo é unha forma de turbina de gas optimizada para producir potencia de eixo no lugar de impulso de chorro.

En concepto, os motores turboeixo son moi semellantes aos turborreactores, cunha expansión adicional da turbina para extraer a enerxía térmica do escape e convertela en potencia de eixo de saída. Son incluso máis semellantes aos turbohélices, con só diferenzas menores, e un mesmo motor é ás veces vendido das dúas formas.

Os motores turboeixo úsanse comunmente en aplicacións que precisan unha alta potencia de saída sostida, alta fiabilidade, pequeno tamaño, e pesos lixeiros. Entre estas están os helicópteros, unidades de potencia auxiliares, barcos, carros de combate, hovercrafts e equipos estacionarios.

Outras linguas

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.