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Rendimiento térmico

La energía producida o energía salida del sistema (Esal) es simpre menor que la energía suministrada o energía entrada al sistema (Eent).
El rendimiento térmico o eficiencia de una máquina térmica es un coeficiente o ratio adimensional calculado como el cociente de la energía producida (en un ciclo de funcionamiento) y laenergía suministrada a la máquina (para que logre completar el ciclo). Se designa con la letra griega ηter:

Dependiendo del tipo de máquina térmica, la transferencia de estas energías se realizará en forma de calor, Q, o de trabajo, W.
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[editar]Historia
En 1824, el físico francés Sadi Carnot derivó la eficiencia térmica para una máquinatérmica ideal como una función de la temperatura de sus reservorios fríos y calientes:

donde
 es la temperatura del reservorio caliente;
 es la temperatura del reservorio frío.
La ecuación demuestra que se obtienen mayores niveles de eficiencia con un mayor gradiente de temperatura entre los fluidos calientes y fríos. En la práctica, cuanto más caliente el fluido, mayor será la eficienciadel motor.
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[editar]Cálculo del rendimiento para las distintas máquinas térmicas
* El motor térmico recibe un calor, , de un foco o fuente caliente, efectúa un trabajo, W, y debe ceder calor, , a un foco frío. Para que la energía se conserve debe cumplirse que . El rendimiento es por lo tanto:

donde se cumple que -0<η<1.
* La bombatérmica o de calor es capaz de transferir una energía calorífica, , a un foco caliente desde una fuente fría de la que absorbe un calor, , si se realiza un determinado trabajo, W, sobre la máquina. Este proceso es justo el opuesto al realizado por el motor térmico, es por ello que también debe cumplirse la relación . El rendimiento es:

y se tiene que η>1.
* El refrigerador funciona exactamenteigual que la bomba térmica pero como el interés de ésta máquina es enfriar, la transferencia de energía deseada es  y el rendimiento queda como:

donde ahora η>-0.

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Leyes de la termodinámica
[editar]Principio cero de la termodinámica
Artículo principal: Principio cero de la termodinámica.
Este principio o ley cero, establece que existe unadeterminada propiedad denominada temperatura empírica θ, que es común para todos los estados de equilibrio termodinámico que se encuentren en equilibrio mutuo con uno dado.
En palabras llanas: «Si pones en contacto un objeto frío con otro caliente, ambos evolucionan hasta que sus temperaturas se igualan».
Tiene una gran importancia experimental «pues permite construir instrumentos que midan latemperatura de un sistema» pero no resulta tan importante en el marco teórico de la termodinámica.
El equilibrio termodinámico de un sistema se define como la condición del mismo en el cual las variables empíricas usadas para definir o dar a conocer un estado del sistema (presión, volumen, campo eléctrico, polarización, magnetización, tensión lineal, tensión superficial, coordenadas en el plano x,y) no son dependientes del tiempo. El tiempo es un parámetro cinético, asociado a nivel microscópico; el cual a su vez esta dentro de la físico química y no es parámetro debido a que a la termodinámica solo le interesa trabajar con un tiempo inicial y otro final. A dichas variables empíricas (experimentales) de un sistema se las conoce como coordenadas térmicas y dinámicas del sistema.
Esteprincipio fundamental, aún siendo ampliamente aceptado, no fue formulado formalmente hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibiese el nombre de principio cero.
[editar]Primera ley de la termodinámica
Artículo principal: Primera ley de la termodinámica.
También conocida como principio de conservación de la energía para la termodinámica «en realidad el primer...