Eficiensia termica

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Marco teórico

Motor térmico

Un motor térmico utiliza las diferencias de temperatura entre dos depósitos, uno caliente y uno frio, para hacer trabajo.

Puede ser representado por elsiguiente diagrama:



La conservación de la energía (la primera ley de la termodinámica) lleva a la conclusión Q_H=W+Q_L , el calor de entrada en el motor es igual al trabajo hecho por el motor térmicosobre sus alrededores más el calor extenuado hacia el depósito frio.

La eficiencia de un motor térmico está definida como el trabajo hecho entre el calor de entrada : e=W/Q_H ; así si todo eltrabajo de entrada se convirtió en trabajo, el motor tendría una eficiencia de uno (eficiencia en 100%). De lo anterior, la eficiencia siempre es menor a uno.

Eficiencia de Carnot

El ciclo deCarnot se produce cuando una máquina trabaja absorbiendo una cantidad de calor Q1 de la fuente de alta temperatura y cede un calor Q2 a la de baja temperatura produciendo un trabajo sobre el exterior.El rendimiento viene definido, como en todo ciclo, por:


y, como se verá adelante, es mayor que cualquier máquina que funcione cíclicamente entre las mismas fuentes de temperatura. Una máquinatérmica que realiza este ciclo se denomina máquina de Carnot.
Como todos los procesos que tienen lugar en el ciclo ideal son reversibles, el ciclo puede invertirse. Entonces la máquina absorbe calor dela fuente fría y cede calor a la fuente caliente, teniendo que suministrar trabajo a la máquina. Si el objetivo de esta máquina es extraer calor de la fuente fría se denomina máquina frigorífica, y sies aportar calor a la fuente caliente, bomba de calor.


Carnot demostró que el máximo de la eficiencia en un motor térmico depende de la temperatura que el motor opera y no del tipo de motor:e_carnot=(T_H-T_C)/T_H donde la temperatura esta en Kelvin.

Los únicos motores que pueden tener una eficiencia del 100% son aquellos donde se opera entre TH y el cero absoluto. La eficiencia de...
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