Física en Procesos Industriales

Máquina térmica

Justificación

El motor de un vehículo (combustión interna)

Las válvulas de admisión permiten la entrada de aire y combustible, los gases se mueven producto de la combustión. La chispa de las bujías hace explotar la mezcla, se expande el aire caliente haciendo bajar el pistón. Luego se abre la válvula de escape y los gases de la combustión se expulsan al exterior por el tubo de escape.

Las turbinas de un avión (turborreactor)

Consiste en la entrada de aire a una cámara de combustión, por la acción del combustible el aire se calienta y se expande para ser expulsado a través de la turbina.

Central termoeléctrica

El agua es transformada en vapor por una caldera, una turbina recibe el vapor que a su vez hace girar en eje de la turbina, la cual esta acoplada a un generador que permite transformar la energía mecánica en energía eléctrica.

Ejemplos

Justificación

Persona en un columpio

Cuando una persona se columpia, inicia su movimiento fuera del equilibrio del columpio, en ese momento sólo tiene energía potencial gravitatoria. Una vez que comienza a moverse, el columpio pierde altura y por lo tanto energía potencial, la que se va transformando en cinética. Cuando el columpio pasa por el punto de menor altura, en el punto de equilibrio, toda la energía potencial del principio, respecto de la altura en reposo del columpio, se transforma en energía cinética. Luego la energía cinética comienza a descender cuando el columpio sube nuevamente, transformándose por completo en energía potencial gravitatoria cuando alcanza nuevamente la máxima altura, y así sucesivamente.

Agua en un hervidor

Este ingreso de calor se traduce en un aumento de la temperatura del agua la que llega hasta el punto de ebullición. Una vez que el agua alcanza en punto de ebullición una pequeña cantidad de agua se transforma en vapor pero en ese proceso la temperatura se mantiene constante.

En esta situación se observan dos procesos de conservación:

De la energía: la cantidad de energía que ingresa al sistema (agua) se utiliza en 1) aumentar la temperatura del agua primero y 2) en evaporar una pequeña cantidad de agua cuando se ha alcanzado la temperatura de ebullición.

De la masa: la cantidad final de masa del sistema será igual al agua que estará en su punto de ebullición y el agua que se transformó en vapor, si sumamos ambas masas será igual a la cantidad inicial de agua.

Un auto cuando frena

Un auto en movimiento posee energía cinética, al frenar el auto los frenos se calientan por el roce de las pastillas, por lo tanto la energía cinética se transforma en calor.