🏷️ 태그: física-divertida

🔎 Ejes y unidades: ¿qué rayos significa cada punto?

Un diagrama P‑V (presión-volumen) muestra cómo cambia la presión \(P\) y el volumen \(V\) de una sustancia mientras realiza trabajo.

• Eje vertical (P): presión, generalmente en Pascales (Pa) o bares.
• Eje horizontal (V): volumen, usualmente en metros cúbicos (m³) o litros (L).

Cada puntito en el gráfico representa un estado específico del gas: como tomarle una foto instantánea a un motor en plena faena.

Figura 1. Ejes del diagrama P‑V con un estado marcado (P: presión en Pa/bar, V: volumen en m³/L).

🎢 Curvas de compresión y expansión: ¿qué está pasando ahí?

En general, tendrás dos tipos principales de curvas:

• Expansión: el gas aumenta de volumen y suele bajar de presión.
• Compresión: lo opuesto, el volumen se reduce mientras aumenta la presión.

Estas curvas pueden ser:

• Adiabáticas (isoentrópicas): sin intercambio de calor, y en un diagrama P-V suelen verse como una curva suave que desciende.
• Isocóricas: volumen constante (línea vertical).
• Isobáricas: presión constante (línea horizontal).

Cada tipo de curva dice algo diferente sobre lo que pasa en tu motor favorito. Así que aprende a leerlas, camarada.

Figura 2. Procesos ideales en un diagrama P‑V: adiabático (curva naranja), isocórico (línea vertical naranja oscuro) e isobárico (línea horizontal roja).

"El Otto es una explosión instantánea; el Diesel, un bolero lento y constante."   — Sabiduría popular (o sea, yo)

1. La pregunta que nadie quiere admitir 🤔

Cuando estudias motores térmicos, siempre sale esto:

• Otto: calor a volumen constante.
• Diesel: calor a presión constante.

Pero espera… en un motor Diesel, ¿no se mueve el pistón mientras se quema el combustible? ¿Cómo puede entonces mantenerse constante la presión?

2. Repaso rápido del Diesel teórico 🚗💨

Recordemos rápido las etapas del ciclo Diesel ideal:

La clave está en la etapa 2→3. Allí ocurre el misterio.

3. La magia detrás de la presión constante 🧙‍♂️

La clave es la ley del gas ideal:

\[ P V = n R T \]

En la etapa 2→3:

• Se inyecta combustible, el gas se calienta → \( T \uparrow \)
• El pistón baja simultáneamente → \( V \uparrow \)

Si el aumento en volumen \( V \) compensa exactamente el aumento de temperatura \( T \), la presión \( P \) permanece aproximadamente constante:

\[ P = \frac{n R T}{V} \quad \text{(se mantiene constante)} \]

En el motor real, la presión no es perfectamente plana, pero esta simplificación refleja bien la realidad.

4. ¿Por qué en el Otto no pasa esto? 💥

Porque en Otto, la mezcla combustible-aire explota rápidamente con una chispa, en un instante y casi sin moverse el pistón. Por eso decimos que es a volumen constante.