MOTOR STIRLING

El principio de funcionamiento es el trabajo hecho por la expansión y contracción de un gas al ser obligado a seguir un ciclo de enfriamiento en un foco frío, con lo cual se contrae, y de calentamiento en un foco caliente, con lo cual se expande. Es decir, es necesaria la presencia de una diferencia de temperaturas entre dos focos y se trata de un motor térmico.
Existe un elemento adicional al motor, llamado regenerador, que, aunque no es indispensable, permite alcanzar mayores rendimientos. El regenerador es un intercambiador de calor interno que tiene la función de absorber y ceder calor en las evoluciones a volumen constante del ciclo. El regenerador consiste en un medio poroso con conductividad térmica despreciable, que contiene un fluido. El regenerador divide al motor en dos zonas: una zona caliente y otra zona fría. El fluido se desplaza de la zona caliente a la fría durante los diversos ciclos de trabajo, atravesando el regenerador.

Supongamos que el fluido de trabajo es un gas perfecto.De acuerdo al Segundo Principio, el rendimiento del ciclo será:
n = 1 - qced/QabsLo cual se puede escribir como:
n = (Qc + Q' - Qf + Q'')/(Qc + Q')Ahora bien, es facil demostrar que Q' = -Q'' en magnitud (solo de signos opuestos) en el caso de un gas perfecto, pues se trata de calentamientos o enfriamientos a volumen constante entre las mismas dos temperaturas, es decir:
Q' = Cv(Tc - Tf) = - Q'' = - Cv(Tf - Tc)Por lo tanto en el numerador Q' y Q'' se anulan, así que el rendimiento queda como:
n = (Qc - Qf)/(Qc + Q')Ahora bien, vemos que si el regenerador funciona, se logra recuperar el calor Q'' para que sirva como Q'. Además, solo en el primer ciclo será necesario aportar el calor externo Q'. De allí en adelante se recupera en forma interna, por lo tanto el rendimiento queda como:
n = (Qc - Qf)/(Qc)Como la evolución 1-2 es isotérmica a Tf, se tiene que:
Qf = R'Tf ln(p2/p1) ==> -Qf = R'Tf ln(p1/p2)y
Qc = R'Tc ln(p4/p3)de donde: n = [R'Tc ln(p4/p3) - Qf = R'Tf ln(p1/p2)]/[R'Tc ln(p4/p3)]
Es facil demostrar que: (p4/p3) = (p1/p2)
En efecto: pV = R'T ==> (p4/p3) = (p1/p2) = Vmin/Vmax (Esto toma en cuenta las isotérmicas)
Por lo tanto: n = 1 - Tf/Tc que es el rendimiento de Carnot.
Por consiguiente, si el regenerador es 100% eficiente, el motor Stirling tiene el potencial de alcanzar el rendimiento de Carnot.

Motor de Stirling

Supongamos que el fluido de trabajo es un gas perfecto. De acuerdo al Segundo Principio de la termodinámica, el rendimiento del ciclo será: n = 1 - qced/Qabs
Lo cual se puede escribir como: n = (Qc + Q' - Qf + Q)/(Qc + Q')
Ahora bien, es fácil demostrar que Q' = -Q en magnitud (solo de signos opuestos) en el caso de un gas perfecto, pues se trata de calentamientos o enfriamientos a volumen constante entre las mismas dos temperaturas, es decir: Q' = Cv(Tc - Tf) = - Q = - Cv(Tf - Tc)
Por lo tanto en el numerador Q' y Q se anulan, así que el rendimiento queda como: n = (Qc - Qf)/(Qc + Q')
Ahora bien, vemos que si el regenerador funciona, se logra recuperar el calor Q para que sirva como Q'. Además, solo en el primer ciclo será necesario aportar el calor externo Q'. De allí en adelante se recupera en forma interna, por lo tanto el rendimiento queda como: n = (Qc - Qf)/(Qc)
Como la evolución 1-2 es isotérmica a Tf, se tiene que: Qf = R'Tf ln(p2/p1) ==> -Qf = R'Tf ln(p1/p2) y Qc = R'Tc ln(p4/p3) de donde: n = [R'Tc ln(p4/p3) - Qf = R'Tf ln(p1/p2)]/[R'Tc ln(p4/p3)]
Es facil demostrar que: (p4/p3) = (p1/p2)
En efecto: pV = R'T ==> (p4/p3) = (p1/p2) = Vmin/Vmax (Esto toma en cuenta las isotérmicas)
Por lo tanto: n = 1 - Tf/Tc que es el rendimiento de Carnot.
Por consiguiente, si el regenerador es 100% eficiente, el motor Stirling tiene el potencial de alcanzar el rendimiento de Carnot.

Luis Jota Arguello Nuñez.

Referencias

-wikipedia.org

-Fishbane.

Rapidez de la onda en un fluido.

Wimax

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INFORME DILATACION TERMICA

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Equivalente Mecanico del Calor

Desde hace mucho tiempo el hombre se ha topado muchas veces con los problemas de temperatura de algunos componentes por ejemplo el computador que se calienta debido a la energía que circunda por los circuitos del procesador o la tarjeta madre, los carros que se recalientan por los movimientos que se producen en el motor entre otras cosas más.

Esta teoría se fue formando desde comienzos del siglo XIX, el cual las personas estaban con la inquietud de cómo mejorar la eficiencia de las maquinas de vapor y de los cañones, los cuales cuando trabajaban por un largo lapso de tiempo, se podían volver inservibles, problema el cual despertó la curiosidad del hombre estableciendo una conexión entre las fuerzas mecánicas y químicas involucradas y el “calórico”, que era como se le decía al calor en esa época.

Sin embargo la persona que tomo la batuta para poder establecer esa relación, entre la mecánica y el calor fue Joule utilizando el siguiente sistema.



De ahí sale la afirmacion de que, “EL calor es transferencia de energia debido a diferencias de la temperatura”¸El cual introdujo el concepto de caloria.
La caloria es una unidad de medida la cual es, el calor que que se necesita para transferir un gramo de agua, para cambiar su temperatura de 14.5-15.5 grados celcius, Jpule pudo determinar gracias a su experimento de la grafica anterior que una caloria equivale a 4.186 Joules, que viene siendo la capacidad calorifica del agua.

¿Qué es la capacidad calorifica?
La capacidad calorifica se define como la cantidad de energia necesaria para poder aumentar la temperatura de un cuerpo en 1 grado celcius, se define con la ecuacion:



La cual define que si una determinada cantidad de calor Q, produce cambio en la temperatura (∆T), se obtiene el calor especifico.
También se puede definir la capacidad calorífica por unidad de masa como:

C=Q/m∆T

Cada cuerpo o sustancia diferentes calores específicos, los cuales pueden ser unos mayores que otros por ejemplo, el aluminio presenta 900J/Kg*Grados Celsius y el Berilio 1830 J/Kg Grados Celsius.

Bibliografia:
http://www.fis.puc.cl/~jalfaro/fis1522/OndasyCalor/termo1/termo1.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico

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Patrones de interferencia

La interferencia es un fenómeno propio de las oscilaciones, más que todo en las ondas sonaras en qué consiste que una fuente x con una fuente y que están separadas a una distancia determinada producen un sonido cuya onda tienen la misma o parecida frecuencia, las cuales “chocan entre sí” para producir así el patrón de interferencia.



La interferencia divide en dos campos muy importantes los cuales han ayudado al hombre a poder realizar cosas que antes eran muy difíciles de hacer, mas que todo en el campo de las telecomunicaciones, estos son:

Interferencia Constructiva.
La interferencia constructiva, se presenta cuando dos ondas con la misma frecuencia pero con diferentes amplitudes, se unen entre si para poder producir una onda mas grande, son muy importantes en el campo de las telecomunicaciones, por ejemplo:



Podemos ver en la grafica que dos ondas con la misma frecuencia pero diferentes amplitudes se fusionan entre si, para poder formar una onda mas grande, pero con la misma frecuencia, y obviamente deben estar en la misma fase.




Interferencia Destructiva.
A diferencia de la onda constructiva, la onda destructiva se ultiliza para destruir señales que son enviadas por un emisor, el cual este crea una onda, con una fase inversa a la onda que se envio provocando una especie de “resta de ondas”, para que se produzca la destruccion de esta.



Para más información se puede visitar este link, con un applet o aplicación de java bajo la web que muestra un ejemplo de interferencia:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/interferencia_0/interferencia_0.htm

Bibliografía:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/interferencia_0/interferencia_0.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Interferencia_constructiva
http://es.wikipedia.org/wiki/Interferencia_destructiva

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