Physics — Archive for Sunday, July 27, 2025
- Ciclo Stirling: del aire caliente al trabajo suave — Refrigeradores al revés y motores sin explosiónMore...
“Imagínate un refrigerador que renunció a la vida doméstica y ahora corre maratones térmicos: eso es un Stirling.” — Anónimo, o tal vez yo mismo mientras tomaba café.
1. Antecedentes
En 1816, el reverendo escocés Robert Stirling inventó un motor “de aire caliente” buscando algo menos explosivo que los motores de vapor. Hoy lo vemos en submarinos suecos, generadores solares y juguetes steampunk, pero no tanto bajo el capó de tu coche. Vamos a ver por qué.
2. El ciclo ideal — versión express
Piensa en cuatro golpes de timbal que se repiten sin fin; cada uno es un paso del Stirling:
- 1 → 2 (isotérmica): expansión a \(T_h\).
- 2 → 3 (isócoro): enfriamiento a volumen constante.
- 3 → 4 (isotérmica): compresión a \(T_c\).
- 4 → 1 (isócoro): precalentamiento y reinicio.
Gráfico típico \(P\text{-}V\):
3. Anatomía en movimiento — del globito rojo al globito azul 🩰
¿Cómo se traduce el diagrama \(P\text{-}V\) a piezas metálicas que suben‑bajan? Sigue este “ballet” de gas, pistones y esponja térmica y verás que la curva cobra vida.
Paso Dónde está el gas Quién se mueve Qué pasa con el calor 1 → 2 (isotérmica 🔥) Pegado al hot cap Power piston sale 🚀 Absorbe \(Q_\text{in}\) del foco caliente 2 → 3 (isócoro) Atraviesa el regenerador Displacer se desliza ↔️ Entrega \(Q_\text{reg}\) al matrix metálico 3 → 4 (isotérmica 🧊) Todo en el cold cap Power piston entra ⬇️ Libera \(Q_\text{out}\) al disipador 4 → 1 (isócoro) Regresa por el regenerador Displacer vuelve ↔️ Recupera \(Q_\text{reg}\); gas se precalienta