Obre el menú principal
Diagrama d'una màquina tèrmica motriu, on s'explica la diferència de temperatures entre el focus calent i el focus fred, les calors d'entrada i d'eixida, i el treball resultant W.

Un motor tèrmic és una màquina tèrmica motriu, és a dir, una màquina tèrmica de motor, o un motor de tipus tèrmic. En definitiva, és una mica de motor i de temperatura, en la qual l'energia del fluid que travessa la màquina disminueix, obtenint energia mecànica. Transforma energia tèrmica en treball mecànic per mitjà de l'aprofitament del gradient de temperatura entre una font de calor (focus calent) i un embornal de calor (focus fred). La calor es transfereix de la font a l'embornal i, durant aquest procés, una mica de la calor es converteix en treball per mitjà de l'aprofitament de les propietats d'un fluid de treball, normalment un gas o un líquid.

Postulats de la termodinàmicaModifica

Article principal: Termodinàmica
  1. Qualsevol que sigui el procediment emprat per convertir la calor en treball o viceversa, hi ha una relació constant entre el treball desenvolupat i la calor consumit, sempre que l'estat final del sistema sigui igual a l'inicial. L'equivalent mecànic de la calor és 427 Kgm/kcal o en el sistema de normes internacionals ISO 4184 joule/1000 cal (cal = calories), sent un joule igual a 1 N xm ò Newton x metre (Newton en majúscula per ser un nom propi ).
  2. Una màquina tèrmica només pot fer treball si absorbeix calor d'una font a temperatura superior i el cedeix en part a un altre a temperatura inferior. És a dir, la calor no pot transferir d'un cos més fred a un altre de més calent.

Principi bàsic de funcionamentModifica

En un motor tèrmic es produeixen una sèrie de transformacions que condueixen a un estat inicial (és a dir, té un cicle tancat). En el transcurs d'aquestes transformacions, el motor rep energia tèrmica en forma de calor i retorna energia mecànica en forma de treball.

Eficiència dels motors tèrmicsModifica

L'eficiència de diversos motors tèrmics proposats o usats avui en dia oscil·la entre el 3% (97% de calor desaprofitat) per als sistemes de conversió d'energia tèrmica de l'oceà, el 25% per a la major part dels motors d'automòbils, el 35% per a una planta generadora de carbó supercrític, i el 60% per a una turbina de gas de cicle combinat amb refredament de vapor. Tots aquests processos obtenen la seva eficiència (o la perden) a causa de la depressió de la temperatura a través d'ells. Per exemple, els sistemes de conversió d'energia tèrmica de l'oceà fan servir una diferència de temperatura entre l'aigua sobre la superfície i l'aigua en les profunditats de l'oceà, és a dir, una diferència de potser 25 graus Celsius, de manera que l'eficiència ha de ser baixa. Les turbines de cicle combinat utilitzen cremadors de gas natural per escalfar aire fins a prop de 1.530 graus Celsius, és a dir, una diferència de fins a 1.500 graus, de manera que l'eficiència pot ser més gran quan s'afegeix el cicle de refredament de vapor.

Classificació dels motors tèrmicsModifica

Per a la classificació dels motors tèrmics, a més dels criteris ja esmentats en el cas de màquines de fluid, es tenen en consideració dos aspectes addicionals:

  • Si el fluid és condensador (aigua) o no condensador (aire).
  • Si el procés és de combustió externa o interna.

Motors de combustió internaModifica

A les màquines de combustió interna, els gasos de la combustió són els que circulen per la mateixa màquina. En aquest cas, la màquina serà necessàriament de cicle obert, i el fluid motor serà l'aire (no condensada) emprat com comburent en la combustió.


Motors de combustió interna
Rotatiu Turbomàquines Turbina de gas de cicle obert
Volumètric Motor Wankel, Quasiturbina
Alternatiu Encesa per compressió Motor dièsel
Encesa provocat Motor d'explosió (Otto, Miller, de mescla pobra, de Cicle Atkinson)
Reacció Motor coet Coet espacial de propulsant líquid/sòlid
Aerorreactores sense compressor Estatorreactor
Pulsoreactor
Aerorreactores amb compressor Turboreactor
Turbofán
turbohèlice


Motors de combustió externaModifica

Si la combustió és externa, la calor de la combustió es transfereix al fluid a través d'una paret, per exemple en un intercanviador de calor. Aquest tipus de màquines no exigeix un procés de combustió, com succeeix a les instal·lacions nuclears, si bé és el procediment usual. Atès que el fluid motor no pateix cap degradació, aquestes màquines poden ser de cicle tancat, al que actualment es tendeix per raons econòmiques.


Motors de combustió externa
Fluid
condensables
Turbomàquines Turbina de vapor cicle obert o tancat
Alternatiu Màquina de vapor cicle obert o tancat
Fluid no
condensables
Turbomàquines Turbina de gas de cicle tancat
Alternatiu Motor Stirling
NOTA: Els motors volumètrics rotatius i de reacció no han estat desenvolupats.

Vegeu tambéModifica