Cronología de la tecnología de motores térmicos - Timeline of heat engine technology

Termodinámica
El motor térmico clásico de Carnot
Sucursales Clásico Estadístico Químico Termodinámica cuántica Equilibrio  / No equilibrio
Leyes Zeroth Primero Segundo Tercera
Sistemas Sistema cerrado Sistema aislado Estado Ecuación de estado Gas ideal Gas real Estado de la materia Fase (materia) Equilibrio Control de volumen Instrumentos Procesos Isobárico Isocórico Isotermo Adiabático Isentrópico Isenthalpic Cuasiestático Politrópico Expansión libre Reversibilidad Irreversibilidad Endoreversibilidad Ciclos Motores térmicos Bombas de calor Eficiencia térmica
Propiedades del sistema Nota: Variables conjugadas en cursiva Diagramas de propiedades Propiedades intensivas y extensas Funciones de proceso Trabaja Calor Funciones del estado Temperatura  / Entropía  ( introducción ) Presión  / Volumen Potencial químico  / Número de partículas Calidad de vapor Propiedades reducidas
Propiedades materiales Bases de datos de propiedades Capacidad calorífica específica  ${\ Displaystyle c =}$ ${\ Displaystyle T}$ ${\ Displaystyle \ parcial S}$ ${\ Displaystyle N}$ ${\ Displaystyle \ T parcial}$ Compresibilidad  ${\ Displaystyle \ beta = -}$ ${\ Displaystyle 1}$ ${\ Displaystyle \ V parcial}$ ${\ Displaystyle V}$ ${\ Displaystyle \ parcial p}$ Expansión térmica  ${\ Displaystyle \ alpha =}$ ${\ Displaystyle 1}$ ${\ Displaystyle \ V parcial}$ ${\ Displaystyle V}$ ${\ Displaystyle \ T parcial}$
Ecuaciones Teorema de carnot Teorema de clausius Relación fundamental Ley de los gases ideales Relaciones de Maxwell Onsager relaciones recíprocas Ecuaciones de Bridgman Tabla de ecuaciones termodinámicas
Potenciales Energía gratis Entropía libre
Historia Cultura Historia General Entropía Leyes de los gases Máquinas de "movimiento perpetuo" Filosofía Entropía y tiempo Entropía y vida Trinquete browniano Demonio de Maxwell Paradoja de la muerte por calor La paradoja de Loschmidt Sinergética Teorías Teoría calórica Vis viva ("fuerza viva") Equivalente mecánico del calor Poder de motivación Publicaciones clave " Una investigación experimental sobre ... el calor " " Sobre el equilibrio de sustancias heterogéneas " " Reflexiones sobre la fuerza motriz del fuego " Líneas de tiempo Termodinámica Motores térmicos Arte Educación Superficie termodinámica de Maxwell Entropía como dispersión de energía
Científicos Bernoulli Boltzmann Carnot Clapeyron Clausius Carathéodory Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Maxwell von Mayer Onsager Rankine Smeaton Stahl Thompson Thomson Van der Waals Waterston
Otro Nucleación Autoensamblaje Autoorganización Orden y desorden
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Esta línea de tiempo de la tecnología de motores térmicos describe cómo se conocen los motores térmicos desde la antigüedad, pero se han convertido en dispositivos cada vez más útiles desde el siglo XVII a medida que se obtuvo una mejor comprensión de los procesos involucrados. Siguen desarrollándose hoy.

En ingeniería y termodinámica , un motor térmico realiza la conversión de energía térmica en trabajo mecánico aprovechando el gradiente de temperatura entre una "fuente" caliente y un " sumidero " frío . El calor se transfiere al disipador desde la fuente y, en este proceso, parte del calor se convierte en trabajo .

Una bomba de calor es un motor térmico que funciona al revés. El trabajo se utiliza para crear un diferencial de calor. La línea de tiempo incluye dispositivos clasificados como motores y bombas, además de identificar avances significativos en la comprensión humana.

Antes del siglo XVII

• Prehistoria: el pistón de fuego utilizado por las tribus en el sureste de Asia y las islas del Pacífico para encender fuego.
• C. 450 aC - Arquitas de Tarento utilizó un chorro de vapor para propulsar un pájaro de madera de juguete suspendido de un alambre.
• C. 50 d. C. - Héroe de la locomotora de Alejandría , también conocida como Aeolipile . Demuestra el movimiento rotatorio producido por la reacción de los chorros de vapor.
• C. Siglo X - China desarrolla las primeras lanzas de fuego que eran armas en forma de lanza que combinaban un tubo de bambú que contenía pólvora y metralla como proyectiles atados a una lanza.
• c siglo XII - China, la primera representación de un arma que muestra un cuerpo de metal y un proyectil ajustado que maximiza la conversión de los gases calientes en movimiento hacia adelante.
• 1125 - Gerbert, un profesor de las escuelas de Reims, diseñó y construyó un órgano soplado por aire que escapaba de un recipiente en el que se comprimía con agua caliente.
• 1232 - Primer uso registrado de un cohete . En una batalla entre los chinos y los mongoles. (Consulte Cronología de la tecnología de cohetes y misiles para obtener una vista del desarrollo de los cohetes a lo largo del tiempo).
• C. 1500 - Leonardo da Vinci construye el Architonnerre , un cañón a vapor.
• 1543 - Blasco de Garay, un oficial naval español demuestra un barco propulsado sin remos ni velas que utilizó la reacción de un jet emitido por una gran olla de agua hirviendo.
• 1551 - Taqi al-Din muestra una turbina de vapor , utilizada para hacer girar un asador .

siglo 17

• 1629 - Giovanni Branca muestra una turbina de vapor .
• 1662 - Robert Boyle publica la Ley de Boyle, que define la relación entre volumen y presión en un gas a temperatura constante.
• 1665 - Edward Somerset , el segundo marqués de Worcester construye una fuente de vapor en funcionamiento.
• 1680 - Christiaan Huygens publica un diseño para un motor de pistón propulsado por pólvora, pero nunca se construye.
• 1690 - Denis Papin - produce el diseño de la primera máquina de vapor de pistón.
• 1698: Thomas Savery construye una bomba de agua a vapor sin pistón para bombear agua de las minas.

siglo 18

• 1707 - Denis Papin - produce el diseño de su segunda máquina de vapor de pistón junto con Gottfried Leibniz .
• 1712 - Thomas Newcomen construye la primera bomba de agua a vapor de pistón y cilindro de éxito comercial para bombear agua de las minas. Se conoce como motor atmosférico y funciona condensando vapor en un cilindro para producir un vacío que mueve el pistón por presión atmosférica.
• 1748 - William Cullen demuestra la primera refrigeración artificial en una conferencia pública en la Universidad de Glasgow en Escocia.
• 1759 - John Harrison usa una tira bimetálica en su tercer cronómetro marino (H3) para compensar los cambios inducidos por la temperatura en el resorte de equilibrio. Esto convierte la expansión y contracción térmica en dos sólidos diferentes en trabajo mecánico.
• 1769 - James Watt patenta su primera máquina de vapor atmosférica mejorada, vea la máquina de vapor Watt con un condensador separado fuera del cilindro, duplicando la eficiencia de las máquinas anteriores.
• 1787 - Jacques Charles formula la ley de Charles que describe la relación entre el volumen y la temperatura del gas. Sin embargo, no publica esto y no se reconoce hasta que Joseph Louis Gay-Lussac lo desarrolla y hace referencia a él en 1802.
• 1791 - John Barber patenta la idea de una turbina de gas .
• 1799 - Richard Trevithick construye la primera máquina de vapor de alta presión. Esto utilizó la fuerza del vapor presurizado para mover el pistón.

Siglo 19

• 1802 - Joseph Louis Gay-Lussac desarrolla la ley de Gay-Lussac que describe la relación entre la presión y la temperatura de un gas.
• 1807 - Nicéphore Niépce instalado su 'musgo, polvo de carbón y resina' alimentaron pireoloforo motor de combustión interna en un barco y alimentados por el río Saona en Francia.
• 1807 - El ingeniero franco / suizo François Isaac de Rivaz construyó el motor De Rivaz , impulsado por la combustión interna de una mezcla de hidrógeno y oxígeno y lo usó para impulsar un vehículo de ruedas.
• 1816 - Robert Stirling inventó el motor Stirling , un tipo de motor de aire caliente .
• 1824 - Nicolas Léonard Sadi Carnot desarrolló el ciclo de Carnot y el hipotético motor térmico de Carnot asociado que es el modelo teórico básico para todos los motores térmicos . Esto da la primera idea inicial de la segunda ley de la termodinámica .
• 1834 - Jacob Perkins , obtiene la primera patente para un sistema de refrigeración por compresión de vapor.
• Década de 1850: Rudolf Clausius establece el concepto del sistema termodinámico y la entropía posicionada como que en cualquier proceso irreversible una pequeña cantidad de energía térmica δQ se disipa gradualmente a través del límite del sistema.
• 1859 - Etienne Lenoir desarrolló el primer motor de combustión interna comercialmente exitoso , un motor monocilíndrico de dos tiempos con encendido eléctrico de gas de iluminación (no gasolina).
• 1861 - Alphonse Beau de Rochas de Francia origina el concepto del motor de combustión interna de cuatro tiempos al enfatizar la importancia que antes no se apreciaba de comprimir la mezcla de aire y combustible antes de la ignición.
• 1861 - Nicolaus Otto patenta un motor de combustión interna de dos tiempos basado en el de Lenoir.
• 1867 - James Clerk Maxwell postuló el experimento mental que más tarde se conoció como el demonio de Maxwell . Esto pareció violar la segunda ley de la termodinámica y fue el comienzo de la idea de que la información era parte de la física del calor.
• 1872 - Bomba de vapor pulsómetro , una bomba sin pistón, patentada por Charles Henry Hall. Se inspiró en la bomba de vapor Savery.
• 1873 - El químico británico Sir William Crookes inventa el molino de luz, un dispositivo que convierte el calor radiante de la luz directamente en movimiento rotatorio.
• 1877 - El teórico Ludwig Boltzmann visualizó una forma probabilística de medir la entropía de un conjunto de partículas de gas ideal, en la que definió la entropía como proporcional al logaritmo del número de microestados que tal gas podría ocupar.
• 1877 - Nicolaus Otto patenta un práctico motor de combustión interna de cuatro tiempos ( patente de EE . UU. 194,047 )
• 1883 - Samuel Griffin de Bath UK patenta un motor de combustión interna de seis tiempos .
• 1884 - Charles A. Parsons construye la primera turbina de vapor moderna .
• 1886 - Herbert Akroyd Stuart construye el prototipo de motor de bombilla caliente , un motor de encendido por compresión de carga homogénea alimentado con aceite similar al diesel posterior pero con una relación de compresión más baja y que funciona con una mezcla de aire y combustible.
• 1892 - Rudolf Diesel patenta el motor Diesel ( Patente de EE.UU. 608,845 ) donde una alta relación de compresión genera gas caliente que luego enciende un combustible inyectado . Después de cinco años de experimentación y asistencia de la empresa MAN, construye un motor diésel en funcionamiento en 1897.

siglo 20

• En 1909, el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes desarrolla el concepto de entalpía para la medida del trabajo "útil" que se puede obtener de un sistema termodinámico cerrado a presión constante.
• 1913 - Nikola Tesla patenta la turbina Tesla basada en el efecto de capa límite .
• 1926 - Robert Goddard de los EE. UU. Lanza el primer cohete de combustible líquido .
• 1929 - Felix Wankel patenta el motor rotativo Wankel ( Patente de EE . UU. 2,988,008 )
• 1929 -   Leó Szilárd , en un refinamiento del famoso   escenario demoníaco de Maxwell concibe una máquina térmica que puede funcionar solo con información, conocida como la máquina Szilard .
• 1930 - Sir Frank Whittle en Inglaterra patenta el primer diseño de una turbina de gas para propulsión a chorro .
• 1933 - El físico francés Georges J. Ranque inventa el tubo Vortex , un dispositivo de flujo de fluido sin partes móviles, que puede separar un gas comprimido en corrientes frías y calientes.
• 1935 - Ralph H. Fowler inventa el título ' la ley cero de la termodinámica ' para resumir los postulados hechos por físicos anteriores de que el equilibrio térmico entre sistemas es una relación transitiva .
• 1937 - Hans von Ohain construye una turbina de gas
• 1940 - La húngara Bela Karlovitz, que trabaja para la empresa Westinghouse en EE. UU., Presenta la primera patente de un generador magnetohidrodinámico , que puede generar electricidad directamente a partir de un gas caliente en movimiento.
• 1942 - RS Gaugler de General Motors patenta la idea del Heat pipe , un mecanismo de transferencia de calor que combina los principios de conductividad térmica y transición de fase para gestionar de manera eficiente la transferencia de calor entre dos interfaces sólidas.
• Década de 1950: la empresa Philips desarrolla el crioenfriador Stirling de ciclo Stirling que convierte la energía mecánica en una diferencia de temperatura.
• 1959 - Geusic, Schultz-DuBois y Scoville de Bell Telephone Laboratories USA construyen un Three Level Maser que funciona como un motor de calor cuántico extrayendo trabajo de la diferencia de temperatura de dos piscinas de calor.
• 1962 - William J. Buehler y Frederick Wang descubren la aleación de níquel titanio conocida como Nitinol, que tiene una memoria de forma que depende de su temperatura.
• 1992 - Se construyen los primeros generadores magnetohidrodinámicos prácticos en Serbia y Estados Unidos.
• 1996 - Se patenta el motor Quasiturbine . Un motor rotativo sin pistón que utiliza un rotor romboidal cuyos lados están articulados en los vértices. Similar al motor Wankel , pero las bisagras en los bordes permiten una mayor relación de volumen.

Siglo 21

• 2011 - Shoichi Toyabe y otros demuestran un motor Szilard en funcionamiento utilizando un microscopio de contraste de fase equipado con una cámara de alta velocidad conectada a una computadora.
• 2011 - La Universidad Estatal de Michigan construye el primer motor de disco de ondas . Un motor de combustión interna que elimina pistones, cigüeñales y válvulas y los reemplaza por un generador de ondas de choque en forma de disco.
• 2019 - Un motor de calor cuántico en funcionamiento basado en un sistema de espín-1/2 y técnicas de resonancia magnética nuclear es demostrado por Roberto Serra y otros en las Universidades de Waterloo , y la Universidade Federal do ABC y el Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas .
• 2020: ingenieros del Laboratorio de Dispositivos Avanzados de RIKEN demuestran un dispositivo a nanoescala que puede actuar como motor térmico o como refrigerador utilizando efectos cuánticos .

Ver también

Líneas de tiempo relacionadas

• Cronología de la tecnología de cohetes y misiles : los cohetes pueden considerarse motores térmicos. El calor de sus gases de escape se convierte en energía mecánica.
• Historia de la termodinámica
• Historia del motor de combustión interna
• Cronología de motores y tecnología de motores
• Cronología de la energía de vapor
• Cronología de la tecnología de medición de temperatura y presión

Para obtener una línea de tiempo de toda la tecnología humana, consulte

• Cronología de inventos históricos

Referencias

Citas

Fuentes