La Física del Automóvil

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La Física del Automóvil
El ciclo de Carnot se define como un proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas (fig. 1). Es un ciclo termodinámico que se produce en un equipo cuando trabaja absorbiendo una cantidad de calor Q1 de una fuente de mayor temperatura y cediendo un calor Q2 a la de menor temperatura produciendo un trabajo sobre el exterior. El rendimiento de este ciclo viene definido por:
El ciclo de Carnot se constituye de cuatro etapas: dos procesos isotermos, a temperatura constante, y dos adiabáticos, aislados térmicamente. Las aplicaciones del Primer principio de la termodinámica están escritos acorde con el Criterio de signos termodinámico.
Figura 1. Ciclo de Carnot 
La expansión isoterma parte de una situación en la que el gas se encuentra al mínimo volumen del ciclo y a temperatura T1 de la fuente caliente. En este estado se transfiere calor al cilindro desde la fuente de temperatura T1, haciendo que el gas se expanda. Al expandirse, el gas tiende a enfriarse, pero absorbe calor de T1 y mantiene su temperatura constante. Al tratarse de un gas ideal, al no cambiar la temperatura tampoco lo hace su energía interna, y despreciando los cambios en la energía potencial y la cinética, a partir de la 1.ª ley de la termodinámica se observa que todo el calor transferido es convertido en trabajo. la expansión isoterma termina en un punto tal que el resto de la expansión pueda realizarse sin intercambio de calor. A partir de aquí el sistema se aísla térmicamente, con lo que no hay transferencia de calor con el exterior. Esta expansión adiabática hace que el gas se enfríe hasta alcanzar exactamente la temperatura T2 en el momento en que el gas alcanza su volumen máximo. Al enfriarse disminuye su energía interna, con lo que utilizando un razonamiento análogo al anterior proceso. Se pone en contacto con el sistema la fuente de calor de temperatura T2 y el gas comienza a comprimirse (compresión isotérmica), pero no aumenta su temperatura porque va cediendo calor a la fuente fría. Al no cambiar la temperatura tampoco lo hace la energía interna, y la cesión de calor implica que hay que hacer un trabajo sobre el sistema. Aislado térmicamente, el sistema evoluciona comprimiéndose y aumentando su temperatura hasta el estado inicial (compresión adiabática). La energía interna aumenta y el calor es nulo, habiendo que comunicar un trabajo al sistema. [1] 
Un motor híbrido es la combinación de dos propulsores para conseguir mayor eficiencia de combustible y menor cantidad de emisiones contaminantes, entre otras ventajas. Combinan un motor térmico, que lleva a cabo una combustión interna que utiliza como combustible la gasolina, con uno eléctrico, que tiene por misión proporcionar fuerza para favorecer el movimiento a través de la tracción eléctrica. Una centralita especial será la encargada de decidir qué motor funciona en cada momento para mantener una eficiencia máxima y minimizar las variables antes mencionadas de consumos y emisiones. Existen diferentes tipos de motores híbridos: atendiendo a su principio de funcionamiento (híbridos en serie, híbridos combinados o híbridos en paralelo), o atendiendo a la combinación de tecnologías [2]. Un cigüeñal es un eje acodado, con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela-manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en circular uniforme y viceversa (fig. 2). 
Figura 2. Cigüeñal
Un motor de dos tiempos es un motor de combustión interna que lleva a cabo las cuatro fases del ciclo termodinámico -admisión, compresión, explosión y escape- en sólo dos movimientos lineales del pistón (uno de subida y otro de bajada), es decir, se produce una explosión por cada vuelta que el pistón realiza al cigüeñal. Si bien es cierto que son más económicos, también son menos ecológicos que los motores de cuatro tiempos. [3] 
Bibliografía 
[1]- El ciclo de Carnot. Tomado de: 
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/carnot/carnot.htm 
[2] – ¿Cómo funciona un coche híbrido y cuáles son sus características? BBVA.com. tomado de: 
https://www.bbva.com/es/sostenibilidad/como-funciona-un-coche-hibrido-y-cuales-son-caracteriza/ 
[3]- Qué es un motor de dos tiempos. Autonoción. Tomado de: 
https://www.autonocion.com/motores-dos-tiempos-funcionamiento/