Motor Stirling

Portada:

Escuela:

Tema: Energía térmica. Trabajo mecánico 

Título de la práctica:  Energía termina - Mecánica 

Materia: Introducción a la Física 4to año.

Estudiantes: 

Nombres y apellidos 

Profesor: Hernán Baracat 

Ciudad............., Partido de Almirante Brown 

Objetivos: aprender de manera práctica como la energía termica se puede  convertir en mecánica a través de un motor a vapor.

Marco teórico:

Un motor Stirling es un motor térmico que opera por compresión y expansión cíclica de aire u otro gas (el llamado fluido de trabajo) a diferentes niveles de temperatura que producen una conversión neta de energía calorífica a energía mecánica.^[1]​^[2]​ Más específicamente, es un motor térmico de ciclo cerrado regenerativo con un fluido gaseoso permanente. En esta definición, ciclo cerrado describe un sistema termodinámico en el que el fluido está permanentemente contenido en el sistema, y regenerativo describe el uso de un tipo específico de intercambio de calor y almacenamiento térmico, conocido como el regenerador. La inclusión de un regenerador es lo que diferencia a los motores Stirling de otros motores de ciclo cerrado.  

Motor tipo alfa Stirling. Tiene dos cilindros, el rojo es mantenido a una alta presión y temperatura, mientras que el azul es el enfriador. El hueco entre los dos cilindros contiene el regenerador.  

Motor tipo beta Stirling. Tiene un único cilindro con dos culatas, una con calor y otra en frío. Un émbolo libre desplaza el aire entre el espacio caliente y frío. Un cilindro de potencia al final del eje mueve el volante.

El motor Stirling fue inventado en 1816^[3]​ por el reverendo escocés Robert Stirling, quien lo concibió para rivalizar con el motor de vapor. En la práctica, su uso se redujo a aplicaciones domésticas durante casi un siglo.^[4]​ El motor Stirling se hizo famoso en 1842 cuando Stirling construyó una máquina con este diseño en Dundee, con una potencia de 37 caballos.^[5]​ Los motores Stirling tienen una alta eficiencia, si se los compara con los motores de vapor,^[6]​ y gran facilidad para ser aplicados a cualquier fuente de calor. Estas ventajas están haciendo que vuelva a haber interés este tipo de motores, y en su aplicación a sistemas captadores de energías renovables.

4. Datos y/o observaciones:

Observar como funciona el motor Stirling y describir con tus palabras que elementos ven que conforman dicho motor, y a partir de qué momento el motor empieza a funcionar. 

Describir que pasa con el led cuando colocamos los cables en cada borne del motor que gira. Cuál es la eficiencia de dicho motor.

 

Motor Stirling en funcionamiento:  

5. Gráficos

Realizar dibujos o graficos sobre los motores vistos durante la experiencia.

Motor Stirling casero: 

6. Cálculos y resultados  

Realizar el motor stirling casero visto en el video anterior

En caso de corresponder debe realizar los calculos solicitados.

En

7. Conclusiones y discusión

Realizar la conclusión sobre lo visto en la actividad: Explicar con tus palabras que te pareció la actividad y si puede realizarse un motor casero siguiendo lo visto en el video anteriormente

8. Respuesta a las preguntas

Preguntas:

1)      Describir con tus palabras como funciona el motor Stirling. Realizar Dibujos esquemáticos para contar el funcionamiento de dicho motor visto en clase.

2)      ¿Qué pasa cuando colocamos los cables del circuito en el motor que mueve el piston del motor?

3)      Qué opinas sobre los motores Stirling ¿son eficientes? ¿Con cuál combustible funcionan?

9. Bibliografía

Cambios de estado

 

Cuadros cambios de estado de Materia

Definiciones

¿Qué es el Calor Específico?

El calor específico es una propiedad física de la materia que representa la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en una cantidad específica.

Definición de calor sensible, calor latente

Calor sensible

Cuando el calor agregado o eliminado de una sustancia provoca un cambio de temperatura en el mismo, a este calor se le llama calor sensible, un ejemplo:

Si tenemos un vaso de agua líquida a 0ºC y queremos subir su temperatura hasta los 2ºC tendremos que añadirle una cierta cantidad de calor, este calor que provocará esta subida de temperatura será calor sensible.

Calor latente

El calor latente por contra, es aquel calor que agregado o eliminado de una sustancia, provoca un cambio de estado en el mismo, de sólido a líquido, de líquido a gaseoso, de sólido a gaseoso, etc.. este calor al contrario que el calor sensible, no provoca un cambio de temperatura, un ejemplo:

Partiendo del mismo ejemplo anterior, un vaso de agua líquida a 0ºC y queriendo cambiar de estado este agua a estado sólido (hielo), deberemos extraerle una cierta cantidad de calor para cambiar su estado, este calor necesario para este cambio de estado será calor latente, como resultado tendremos el mismo vaso de agua en estado SÓLIDO y a la misma temperatura 0ºC puesto que, del cambio de temperatura siempre se «encarga» el calor sensible.

Cuadro de calor latente y especifico

Calor específico

El calor específico de una sustancia es la cantidad de calor, que hace falta suministrar a la unidad de masa (1 kg) de dicha sustancia para elevar su temperatura 1 grado, por ejemplo:

Si tenemos 1 litro (1 kg) de agua a 30 ºC y queremos subir su temperatura a 31ºC, necesitaremos 1.000 calorías (4,186 kJ), estas 1.000 calorías será el calor específico del agua, si por contra queremos subir 10 grados de 30ºC a 40ºC, la cantidad de calor necesaria será de 1.000 cal x 10 = 10.000 cal.

Actividad:

1) Explicar con tus palabras que es un cambio de estado?

2) Realizar el cuadro de cambios de estado de la materia. Describir con tus palabras cada una de las definiciones de cambio de estado.

3) Describir que es el calor latente Y cual es su definición.

4)Describir que es el calor sensible. Y cual es su definición. 

5) Realizar el cuadro de calor latente y calor sensible

6) .Describir que es el calor especifico. Y cual es su definición

Simuladores de conduccion termica

 

Conductividad térmica

1- OBJETIVOS

1-Observar el fenómeno de la conductividad térmica

2- Comprobar como la conductividad termica es una propiedad específica.

2-FUNDAMENTO TEÓRICO

LOS CUERPOS NO TIENEN CALOR, TIENEN TEMPERATURA, ES DECIR ENERGÍA CINÉTICA DEBIDA AL MOVIMIENTOS DE SUS MOLÉCULAS. LLAMAMOS CALOR A LA FORMA EN LA QUE SE TRANSMITE LA ENERGÍA DESDE UN CUERPO CON MAYOR TEMPERATURA (CALIENTE) A OTRO CUERPO CON MENOR TEMPERATURA(FRÍO).

Puede encontrar información sobre la conductividad térmica en los siguientes enlaces:

https://concepto.de/conductividad-termica/

http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1157/html/22_mecanismos_de_transmisin_del_calor.html

3- MATERIAL Y PROCEDIMIENTO

mechero Bunsen	barra de aluminio	barra de acero
cronómetro	barra de cobre	barra de vidrio
fósforos	barra de bronce

Enciende los mecheros y observa el tiempo que tarda en prender cada uno de ellos.

4- ACTIVIDADES:

a) Con el simulador 1 ordena los materiales de la experiencia de mejor a peor conductor del calor.

Simulador 1 de conduccion

c) Observa en el simulador dos que pasa con las moleculas de los elementos y describir con tus palabras.

Simulador 2 de conduccion