1. Motores de calor:
* El principio básico: Estos motores convierten la energía térmica de una fuente de alta temperatura (como el combustible en quema) en energía mecánica. Funcionan explotando la expansión de un fluido de trabajo (como vapor o aire) a medida que se calienta.
* Ejemplos:
* máquinas de vapor: Utilizados en locomotoras tempranas y centrales eléctricas, estos motores utilizan la expansión del vapor para impulsar los pistones y generar energía.
* motores de combustión interna (hielo): Encontrados en automóviles y otros vehículos, estos motores queman combustible directamente dentro de un cilindro, lo que provoca la expansión de gases que empujan los pistones.
* Turbinas de gas: Utilizados en centrales eléctricas y aviones, estos motores usan la expansión del aire caliente para girar una turbina, generando energía.
2. Generadores termoeléctricos:
* El principio básico: Estos dispositivos convierten el calor directamente en electricidad utilizando el efecto Seebeck. Este efecto ocurre cuando se aplican diferentes temperaturas a las uniones de materiales diferentes, creando un voltaje.
* Ejemplos:
* Recuperación de calor de residuos: Los generadores termoeléctricos se pueden utilizar para capturar el calor de los residuos de los procesos industriales y convertirlo en electricidad.
* que enciende sensores remotos: Se pueden usar pequeños generadores termoeléctricos para alimentar sensores en ubicaciones remotas donde la electricidad no está disponible, como en el monitoreo del clima.
3. Plantas solares de energía térmica:
* El principio básico: Estas plantas usan espejos para enfocar la luz solar en un receptor, calentando un fluido de trabajo. El fluido caliente se usa para conducir una turbina y generar electricidad.
* Ejemplos:
* energía solar concentrada (CSP): Este tipo de planta de energía térmica solar utiliza espejos para concentrar la luz solar en una torre, calentando un fluido como la sal fundida. La sal caliente se usa para producir vapor y conducir una turbina.
4. Otras aplicaciones:
* Refrigeración y aire acondicionado: Las bombas de calor y los refrigeradores usan energía térmica para transferir el calor de una ubicación a otra. Funcionan usando un refrigerante que absorbe el calor a baja temperatura y lo libera a una temperatura más alta.
* Procesos industriales: El calor se usa en muchos procesos industriales, como fundición, soldadura y secado.
Conceptos clave para entender:
* Transferencia de calor: La energía térmica se transfiere por conducción, convección y radiación.
* termodinámica: Las leyes de la termodinámica rigen cómo la energía térmica se convierte en otras formas de energía, como la energía mecánica.
* Eficiencia: Las máquinas que convierten la energía térmica en otras formas de energía no son 100% eficientes; Alguna energía siempre se pierde como calor residual.
En general, aprovechar la energía térmica es crucial para muchas tecnologías, desde el transporte hasta la generación de energía y los procesos industriales. Al comprender los principios detrás de estas máquinas, podemos continuar mejorando su eficiencia y desarrollando nuevas formas de utilizar esta abundante fuente de energía.
