Fórmules i conceptes de màquines termiques
Màquines tèrmiques
Propietats tèrmiques | ||
variable | fórmula | unitats |
Energia calorífica | pc = poder calorífic (J/kg) o (J/l) m = massa del combustible (kg) V =volum del combustible (1dm3 = 1l) | |
Potència calorífica | P = potència (W) t = temps (s) | |
Equació d'estat dels gasos perfectes | P = pressió (Pa) V = Volum (m3) n = nº de mols R = constant dels gasos ideals (8,314 J/(ºK·mol)) | |
Densitat | ρ = densitat (kg/m 3) | |
Calor necessari per canviar de temperatura | m = massa (kg) ce = calor específic (kJ/kg·ºC) | |
Calor necessari pel canvi d’estat | | Lf = Calor latent de canvi d’estat (fusió o solidificació) Lv = Calor latent de canvi d’estat (vaporització o condensació) |
Gràfic que relaciona l'estat, la temperatura i la calor subministrada. En cada un dels trams s'indica la calor (específica o latent) que s'aplica. Per passar d'un punt a un altre s'ha de calcular la calor necessària en cada tram i després sumar-los. En els canvis d'estat la temperatura no varia tot i aportar o perdre calor. |
Termodinàmica | ||
| ||
variable | fórmula | unitats |
Calor | Q =Calor a comunicar a un cos per elevar la seva Tª(J) m = Massa (kg) ce = Calor específic (J/kgºK) T2 = Temperatura final (ºK) T1 = Temperatura inicial (ºK) | |
Balanç Energètic | Qh=Calor cedit o absorbit al focus calent (high) (J) Qc= Calor cedit o absorbit al focus fred (cold) (J) W = Treball (J) Th = Temperatura absoluta del focus calent (ºK) Tc = Temperatura absoluta del focus fred (ºK) T = Temperatura absoluta (T= t+273º) | |
Màquines generadores d'energia mecànica | A partir de la calor d'un combustible (Qh) generen una energia mecànica (W). | |
Eficiència tèrmica | ηt = eficiència tèrmica W = Treball (J) Qc= Calor cedit o absorbit al focus fred (cold) (J) | |
Eficiència tèrmica de Carnot | ηC = eficiència tèrmica de Carnot (ideal) Th= Temperatura absoluta del focus calent (ºK) Tc= Temperatura absoluta del focus fred (ºK) | |
Eficiència tèrmica segons el segon principi | ηS = eficiència tèrmica segons el segon principi ηt = eficiència tèrmica real ηC = eficiència tèrmica de Carnot (ideal) | |
Màquines consumidores d’energia mecànica | A partir d'una energia mecànica (W) transporten calor d'un lloc fred a un lloc calent. | |
Coeficient d'eficiència COP | | COP = Coeficient d’eficàcia o Coeficient d'Operació Qc= Calor absorbit al focus fred (cold) (J) |
Coeficient d'eficiència de Carnot COPC | | COPC = Coeficient d’eficàcia de Carnot (ideal) Th = Temperatura absoluta del focus calent (ºK) |
Entropia S | | S = Entropia (J/K) k = Constante de Boltzmann 1,3806·10-23 (J/K) ln = Logaritme natural Ω = Nombre de microestats possibles per un sistema |
Flux d'entropia ΔS | | ΔS = Flux d'entropia (J/K) Qi = Diferència de quantitat de calor entre dos sistemes (J) |
Variació d'entropia universal ΔST | | QH = Quantitat de calor de la font calenta (J) QC = Quantitat de calor de la font freda (J) TH = Temperatura de font calenta (ºK) |
Càlculs en motors tèrmics | ||
variable | fórmula | unitats |
Cilindrada unitària | VU = Volum d’un cilindre (cm3) r = Radi del cilindre (cm) D = Diàmetre del cilindre (cm) c = Cursa o carrera del pistó, que és la distancia entre el PMS i el PMI (cm) | |
Cilindrada total | VT = Volum total del motor (cm3) nc = Número de cilindres | |
Relació de compressió | Vc = Volum de la cambra de combustió (cm3) r = relació de compressió | |
Potència de rotació | Г = Parell motor (N·m) ω = Velocitat angular (rad/s) | |
Àrea d'un cercle | A (S) = àrea = secció = superfície (m2) | |