Juegan un papel importante en las áreas más diversas de la ingeniería automotriz. Si, por ejemplo, en su propio automóvil, a través de frecuentes frenos bruscos al conducir cuesta abajo, el líquido de frenos comienza a hervir, la próxima vez que pise los frenos, es posible que no pase nada. O la cavitación del combustible diésel, cuya (misma) masa de ciertas bombas de inyección proporciona un volumen significativamente mayor y, por lo tanto, las extrae (sin un aumento decisivo de la temperatura) del estado líquido al gaseoso.

Se puede ver que hay límites de volumen fijos para sustancias sólidas y líquidas que se rescindidos en estado gaseoso. A propósito, para cada sustancia, existe la posibilidad de cambiar a uno de los tres estados físicos sólido, líquido o gaseoso. El material ferroso solo se vuelve gaseoso cuando se calienta a 2750° C. El helio primero se solidifica a -272° C, pero el principio básico permanece.

Como regla, una materia se expande más y más durante el calentamiento, para luego transformarse en los límites de estado físico lentamente con todo su volumen en el siguiente estado con mayores distancias entre las moléculas. Tomemos el agua como ejemplo, a 100° C, cuál se debe alimentar a 100° C una vez más, más de cinco veces el calor de 0-100° C necesario, antes de que finalmente se convierta en vapor.

El agua forma la gran excepción de todas las sustancias a partir de 4° C, ya que se expande con un enfriamiento posterior. Probablemente la naturaleza necesita esta propiedad del agua, por ejemplo, para desmontar las montañas o para lograr otros cambios en el paisaje. Porque la expansión del hielo tiene un efecto explosivo. Para los automovilistas que es incómodo, tiene que conducir al menos en el invierno con protección contra las heladas, lo que no solo afecta a la billetera, sino también a la eficiencia de enfriamiento. Pero antes de que todo el bloque del motor se descompone o al menos los tapones de heladas salen ...

Pero, ¿por qué las moléculas necesitan más espacio cuando se calientan? Porque sus oscilaciones aumentan. La energía térmica que se les suministra se muestra aquí como energía cinética, por supuesto, no se pierde. Pero si bajamos la temperatura ahora, entonces debe haber un punto donde el movimiento se detenga. Sí, hay, en el cero absoluto, a -273° C. Aquí comienza la escala Kelvin mucho más lógica.

Uno puede imaginar las moléculas oscilantes como pequeñas bolas, pero esto es, de hecho, solo un modelo. Esto significa que con esta imaginación, uno puede explicar algo, pero en la realidad, solo se refiere a los procesos que se deben explicar. Y si uno puede determinar la ubicación de un determinado electrón en un punto preciso en el tiempo solo con una cierta probabilidad (Heisenberg), ver cuán complicada es la realidad, lo más lejos que incluso se ha descubierto.

De hecho, dado que nuestra preocupación sigue siendo el motor de combustión, la física de los gases es particularmente interesante para nosotros. Como ya hemos visto en la cavitación de combustible diesel, uno puede influenciar la temperatura de una sustancia no solo por calor. También aumenta cuando aumenta la presión, ya que puede notar fácilmente cuando (a mano) uno infla un neumático de bicicleta. Y si baja la presión por debajo del nivel prevaleciente, será correspondientemente menor.

La presión (p) multiplicada por el volumen (V) es constante. Esto también permite que se pueden mover los límites del estado de agregación. Por ejemplo, en las centrales eléctricas, el agua líquida a 300° C no es nada inusual. Sin embargo, si tal línea de alta presión estalla, podría significar un peligro mortal. Si todavía se agregaba temperatura diferente, entonces incluso la presión (p) multiplicada por el volumen (V), dividida por la temperatura (T) es constante. El último, sin embargo, debe convertirse a Kelvin.

Hay al menos dos requisitos previos para estas fórmulas. Correctamente funciona sólo con gases ideales y la cantidad de gas debe ser cerrada espacial, como por ejemplo, en la cámara de combustión de un motor de combustión interna. Y ya estamos en el medio de los cálculos de motor más bellos. ¿Quieres un ejemplo? Mira las páginas sobre el turbocompresor, luego usted sabe que mientras tanto, incluso la cilindrada, pero no la presión, puede ser reemplazado por nada.

Entonces, si quieres saber algo sobre las habilidades de los ingenieros, que han construido este motor, tienes que relacionar la cilindrada y la potencia. Todo sumario en un valor encontramos en la presión media efectiva (p_me), derivado teóricamente de la presión medida y promediada en el cilindro en todos los ciclos, la presión media indicada (p_mi). A través de la consideración de la eficiencia del motor, por ejemplo, las pérdidas de fricción en el motor, se determina la presión efectiva.

Así que encontramos un valor característico bastante bueno para la calidad de un motor, incluso si solo se puede calcular. Nos quedaremos con el aire, que de ahora en adelante trataremos como el gas ideal. Ahora realmente comienza con los cálculos. Incluso antes del diseño de un motor, ahora es posible calcular con las ecuaciones de gas la masa de aire requerida y el volumen de carrera para una potencia muy específica de un motor de aspiración natural y - mientras tanto, especialmente importante - dar una perspectiva de su eficiencia térmica.

El entero se basa en un modelo de Mayer desde los comienzos de la termodinámica en el siglo XIX. Se descubrió que el calor representa una forma de energía, exactamente como, por ejemplo, el movimiento (1ª cláusula principal), donde uno puede convertirse en el otro, nunca se pierde, pero no se agrega, por ejemplo, para mantener una máquina de movimiento perpetuo en movimiento para siempre. El calor es, por lo tanto, la energía cinética de moléculas que comienzan a vibrar más y más al aumentar la temperatura.

Ahora puede comprender qué sucede en la transición de un estado de agregación al otro. En algún momento, por ejemplo, con cuerpos sólidos, las vibraciones se vuelven tan fuertes, que las moléculas dejan la forma sólida y reorganizarse en una formación más suelto al mismo volumen (fluido). Si nosotros entonces, por ejemplo, calentar el agua aún más, viene a presión normal a 100° C nuevamente a una fracción de los límites del sistema. El vapor de agua se toma gran espacio mucho más que el agua.

Los cambios moleculares en los materiales de hierro son realmente emocionantes, especialmente cuando se están enfriando. El hierro es uno de los materiales que pueden formar estructuras moleculares muy compactas y duraderas en la transición del estado sólido al líquido, llamados 'cristales'. Pues, esta cristalización en el enfriamiento debe comenzar en alguna parte. Por supuesto, no solo en uno, pero en varios lugares al mismo tiempo. De hecho, dado que eso no ocurre uniformemente en todos los rangos de temperatura, uno puede, al coordinación temporal el proceso de enfriamiento, extraer enormes propiedades del material ferroso. 08/11