Este documento describe las transformaciones entre calor y otras formas de energía. Explica cómo las máquinas térmicas convierten parte del calor en trabajo mecánico, y cómo la invención de la máquina de vapor por James Watt en 1771 impulsó la Revolución Industrial. También describe cómo Sadi Carnot estudió obtener energía mecánica a partir de la energía calorífica de forma más eficiente.

1. TRANSFORMACIONES ENTRE CALOR Y OTRAS FORMAS DE ENERGÍA

2. Conversión parcial del trabajo Se llama máquina térmica a aquella que transforma el calor en trabajo. En una máquina térmica, parte del calor suministrado se transforma en trabajo y otra parte pasa al medio ambiente

3. Las primeras máquinas térmicas que se conocen fueron inventadas en el siglo XVIII. Eran muy elementales y se obtenía poca energía mecánica del calor. Su utilidad era mínima, a pesar de la gran utilidad de combustible que consumían, por lo que producían poco trabajo.

4. En 1771, el inventor escoses James Watt obtuvo una patente para convertir la máquina de vapor en fuente de energía de usos múltiples. Esta máquina en un principio fue utilizada para mover molinos y operar las bombas que extraían el agua de las minas, y poco después en locomotoras y barcos de vapor. El aprovechamiento de la máquina de vapor para manejar los aparatos industriales de las fábricas dio un gran impulso al desarrollo del trabajo fabril, a tal grado que se le considera como uno de los factores primordiales que dieron lugar a la Revolución Industrial del siglo XIX

5. En 1824, un joven ingeniero francés, llamado Nicolás Leonard SadiCarnot, estudió como obtener energía mecánica partiendo de la energía calorífica. Diseñó una máquina térmica idealizada con la que demostró cómo con este tipo de máquina se obtenía el máximo rendimiento. Aquella maquina fue el antecedente del motor diesel.

6. El rendimiento térmico de los motores El rendimiento de una máquina es la relación entre la energía que se suministra y el trabajo que produce. El concepto de rendimiento se aplica a todas las máquinas desde la palanca, la rueda, la prensa hidráulica, hasta las centrales nucleares.

7. Las maquinas las térmicas transforman el calor en trabajo. Los ingenieros deben de saber cuanto combustible requiere un motor para producir una determinada cantidad de trabajo útil. Los combustibles usuales son el carbón, que puede utilizarse en las calderas de las maquinas de vapor, y los derivados del petróleo, que se usan tanto en calderas como en motores de combustión interna.

8. Locomotora de vapor La máquina de vapor a pistón es la de menor rendimiento. La mejor solo logra transformar 20% de la energía térmica del combustible en trabajo, el resto se pierde con el vapor de escape, por la perdida de calor de la caldera y con los gases calientes que salen por la chimenea.

9. ¿Qué clase de maquina es el refrigerador? Un refrigerador es una maquina térmica que funciona a la inversa. Todos sabemos que los refrigeradores en su interior están fríos, sin embargo, pocos saben que estos aparatos elevan la temperatura de la habitación donde se encuentran. El refrigerador transporta al exterior el calor que libera de la parte interior

10. Principio de conservación de la energía ¿Qué será entonces el calor? Rumford fue comisionado por el gobierno de Baviera para dirigir el taladro de los cañones. Observo que al taladrar los cañones, los bloques de metal se calentaban mucho y se enfriaban de agua. Por ello, según la teoría del calórico, se pensaba que el calor era un fluido que se agregaba al metal al estarlo torneando.

11. Sin embargo, Rumford observo que el agua continuaba hirviendo a pesar de que la herramienta para taladrar el cañón ya no funcionaba, Rumford concluyó que el calor no era un fluido sino una forma de energía que, debido al trabajo que se realizaba con la herramienta, se transformaba el calor. La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.