Libro de Saberes y Pensamiento Cientifico 2

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Rendimiento de máquinas térmicas y transferencia de calor

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Respuesta rápida

Eficiencia: 20%-25%. Pérdida: ≥75% como calor. Calor: energía transferida por diferencia de temperatura. Formas: conducción, convección y radiación.

📚 theory fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 190

Colección Sk´asolil. Saberes y pensamiento científico. Libro de Educación Telesecundaria Grado 2° Ciclo Escolar 2025 - 2026

Ejercicio 1

Análisis del contenido

La página es teórica y no presenta ejercicios. Se explican dos ideas centrales:

Ejercicio 1

Eficiencia de las máquinas térmicas

El rendimiento o eficiencia ( $\eta$ ) se define como la razón entre el trabajo útil ( $W$ ) y la energía suministrada ( $Q_{\text{sum}}$ ):

$\eta = \frac{W}{Q_{\text{sum}}} \times 100\%$

Si $\eta$ oscila entre $20\%$ y $25\%$ , entonces la energía desperdiciada ( $Q_{\text{perd}}$ ) es:

$Q_{\text{perd}} = Q_{\text{sum}} - W = Q_{\text{sum}}(1 - \eta)$

Para $\eta = 20\%$ : $Q_{\text{perd}} = 80\%$ de $Q_{\text{sum}}$ .

Para $\eta = 25\%$ : $Q_{\text{perd}} = 75\%$ de $Q_{\text{sum}}$ .

Por lo tanto, al menos $75\%$ de la energía se disipa a la atmósfera como calor, elevando la temperatura global.

Ejercicio 2

El calor y sus formas de transferencia

El calor es energía en tránsito que fluye de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor temperatura. Se transfiere de tres maneras:

Conducción: contacto directo entre cuerpos o partículas.
Convección: movimiento de fluidos (líquidos o gases).
Radiación: ondas electromagnéticas, sin necesidad de medio material.

En un motor de cuatro tiempos, la energía química del combustible se convierte en energía térmica y luego en energía mecánica. Solo una pequeña parte se transforma en trabajo útil; el resto se disipa como calor, lo que explica su baja eficiencia y su impacto ambiental.

Respuesta orientativa: Las máquinas térmicas tienen baja eficiencia porque gran parte de la energía se pierde como calor; esto se relaciona con las tres formas de transferencia de calor y con el calentamiento global.

Contenido de la página

El rendimiento o eficiencia de estas máquinas oscila entre 20% y 25% de la energía suministrada, lo cual implica que por lo menos 75% de la energía se desperdicia y se va a la atmósfera, aumentando la temperatura global de la Tierra y contaminando el ambiente.

El motor de combustión interna es una máquina térmica que transforma la energía química que arde dentro de una cámara en energía térmica y después en energía mecánica para mover un auto. Sin embargo, tal ciclo también tiene sus desventajas por las emisiones a la atmósfera de gases contaminantes que ocasionan un aumento de la temperatura del planeta.

El calor es una forma de energía que se transfiere de un objeto a otro debido a una diferencia de temperatura, la cual se lleva a cabo de un objeto de mayor temperatura a uno de menor temperatura. El calor se transfiere de tres formas diferentes: conducción, convección y radiación. Dicha transferencia se encuentra en máquinas que convierten la energía química en energía térmica y ésta, en energía mecánica; por ejemplo, el motor de cuatro tiempos de un automóvil, donde una parte pequeña del calor suministrado se convierte en trabajo útil y del cual se dice que tiene una eficiencia baja, pues la mayor parte del calor suministrado, producto de la combustión, se disipa en la atmósfera, lo que provoca el calentamiento global y genera gases contaminantes.

Tabla

Forma de transferencia	Mecanismo	Ejemplo
Conducción	Contacto directo entre partículas	Cuchara metálica en agua caliente
Convección	Movimiento de fluidos	Aire caliente que sube
Radiación	Ondas electromagnéticas	Calor del Sol

Diagrama

graph TD
  A[Energía química del combustible] --> B[Combustión]
  B --> C[Energía térmica]
  C --> D[Trabajo útil 20-25%]
  C --> E[Calor disipado 75-80%]
  E --> F[Conducción]
  E --> G[Convección]
  E --> H[Radiación]
  F --> I[Calentamiento global]
  G --> I
  H --> I

Fórmulas y ecuaciones

$\eta$ = $\frac{W}{Q_{\text{sum}}}$ $\times$ 100%

$Q_{@@MATH_0@@\text{sum}$ } - W

Glosario (6)

Eficiencia: Relación entre el trabajo útil producido y la energía total suministrada a una máquina.
Máquina térmica: Dispositivo que convierte energía térmica en energía mecánica.
Calor: Energía transferida entre cuerpos debido a una diferencia de temperatura.
Conducción: Transferencia de calor por contacto directo entre partículas.
Convección: Transferencia de calor mediante el movimiento de fluidos.
Radiación: Transferencia de calor mediante ondas electromagnéticas.

Preguntas para practicar

¿Por qué se dice que un motor de combustión interna tiene baja eficiencia?

Porque solo entre 20% y 25% de la energía del combustible se convierte en trabajo útil; el resto se disipa como calor a la atmósfera, principalmente por conducción, convección y radiación.

¿Cómo se relaciona la transferencia de calor con el calentamiento global?

Los gases y el calor liberados por la combustión se transfieren al ambiente, aumentando la temperatura global y generando gases contaminantes.

Temas y conceptos clave

Rendimiento de máquinas térmicasMotor de combustión internaTransferencia de calorImpacto ambientalEficienciaEnergía suministradaEnergía desperdiciadaCalorConducciónConvecciónRadiaciónCalentamiento global

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Figuras de la página (3)

Automóvil azul circulando en una carretera con humo blanco saliendo del escape. — Figura 1 image

Camión rojo y amarillo con llamas y humo negro saliendo de la parte superior. — Figura 2 image

Motor de combustión interna desarmado, mostrando pistones y componentes metálicos. — Figura 3 image

Preguntas que la gente también hace

¿Por qué los motores de combustión interna tienen baja eficiencia?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Cuáles son las tres formas de transferencia de calor?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Cómo contribuyen las máquinas térmicas al calentamiento global?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Concepto de energía y sus transformaciones
• Diferencia entre calor y temperatura
• Nociones básicas de máquinas y motores

Siguiente tema sugerido

Cálculo de eficiencia en máquinas térmicas y problemas de transferencia de calor

📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 1515 caracteres

El rendimiento o eficiencia de estas máquinas oscila entre 20% y 25% de la energía suministrada, lo cual implica que por lo menos 75% de la energia se desperdicia y se va a la atmósfera, aumentando la temperatura global de la Tierra y contaminando el ambiente.

El motor de combustión interna es una máquina térmica que transforma la energia química que arde dentro de una cámara en energía térmica y después en energía mecánica para mover un auto. Sin embargo, tal ciclo también tiene sus desventajas por las emisiones a la atmósfera de gases contaminantes que ocasionan un aumento de la temperatura del planeta.

El calor es una forma de energia que se transfiere de un objeto a otro debido a una diferencia de temperatura, la cual se lleva a cabo de un objeto de mayor temperatura a uno de menor temperatura. El calor se transfiere de tres formas diferentes: conducción,convección y radiación. Dicha transferencia se encuentra en máquinas que convierten la energia química en energia térmica y ésta, en energía mécanica; por ejemplo, el motor de cuatro tiempos de un automóvil, donde una parte pequeña del calor suministrado se convierte en trabajo útil y del cual se dice que tiene una eficiencia baja, pues la mayor parte del calor suministrado, producto de la combustión, se disipa en la atmósfera, lo que provoca el calentamiento global y genera gases contaminantes.

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