Energía térmica y máquinas de vapor

• ¿Qué es la energía térmica? Es la energía relacionada con el movimiento de las partículas de un cuerpo. Puede transferirse en forma de calor desde un cuerpo con mayor temperatura hacia otro con menor temperatura.

• ¿Qué se transmite cuando chocan partículas frías y calientes? Se transmite calor, es decir, energía térmica.

• ¿Cómo se desperdicia la energía térmica en algunos equipos, instrumentos y motores? Cuando los equipos o motores funcionan, la fricción y otros factores producen calor. Muchas veces este calor no se aprovecha y se pierde en el ambiente como energía desperdiciada.

• ¿Es posible implementar autos que funcionen con máquinas a vapor? ¿Por qué? Sí, técnicamente es posible, porque una caldera puede producir vapor y este puede mover un mecanismo. Sin embargo, actualmente no resulta práctico para la mayoría de los autos, debido a su tamaño, al tiempo necesario para producir vapor, al consumo de combustible y a la contaminación que puede generar.

1. Las maquinarias que funcionaban a vapor contaminaban el ambiente. Verdadero, porque generalmente quemaban carbón u otros combustibles y producían humo y gases.
2. Los paneles o sistemas solares aprovechan la energía del Sol para calentar agua y, en el caso de los paneles fotovoltaicos, transformarla en energía eléctrica. Verdadero.
3. Los carros movidos por máquinas de vapor existen hasta hoy. Falso como medio de transporte común; fueron reemplazados principalmente por vehículos con motores de combustión y motores eléctricos.
4. La máquina de vapor ya no tiene utilidad en la época actual. Falso, porque el principio del vapor todavía se utiliza en algunas industrias, centrales eléctricas, barcos, locomotoras históricas y sistemas especializados.

La olla de presión está formada por un recipiente resistente, una tapa hermética, una junta o sello, una válvula reguladora de presión, una válvula de seguridad y, en muchos modelos, un indicador de presión. Al calentarse el agua, se produce vapor. Como la tapa está cerrada, el vapor queda atrapado y aumenta la presión dentro de la olla. Al aumentar la presión, también aumenta la temperatura de ebullición del agua; por eso los alimentos se cocinan más rápido.

El vapor puede levantar una válvula pesada porque ejerce una fuerza sobre ella. Esta fuerza depende de la presión y del área sobre la que actúa: F=P\cdot A. Cuando la presión interna produce una fuerza mayor que el peso de la válvula, la válvula se eleva y permite la salida controlada del vapor.

La olla de presión y la caldera de una locomotora de vapor tienen en común que calientan agua en un recipiente cerrado para producir vapor a presión. Se diferencian en su finalidad: la olla utiliza la presión para cocinar alimentos, mientras que la caldera produce vapor para mover pistones o turbinas y generar movimiento.

Una maquinaria común de los siglos XVIII y XIX fue la locomotora de vapor. Se empleaba para transportar personas y mercancías por ferrocarril.

En su funcionamiento, se quemaba carbón en el hogar de la locomotora. El calor calentaba el agua de la caldera hasta producir vapor. El vapor a presión entraba en unos cilindros y empujaba pistones. Mediante bielas y ruedas, el movimiento de los pistones se transformaba en movimiento de avance del tren. Después, el vapor salía por la chimenea y el ciclo continuaba mientras hubiera agua y combustible.