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Segunda y tercera Ley de la termodinámica
3.3 Eficiencia en procesos termodinámicos
A un dispositivo que funciona cíclicamente se le llamará motor térmico, bomba
de calor o máquina frigoríficasegún cuál sea el objetivo de ese dispositivo concreto.
Si este objetivo es realizar trabajo el dispositivo es un motor térmico; si es
suministrar energía térmica a un sistema, es una bomba de calor, siel objetivo es
extraer energía térmica de un sistema, se trata de un máquina frigorífica.
El trabajo neto producido por el motor térmico durante un ciclo debe ser igual,
como consecuencia delprimer principio, al calor neto transferido
W = Qalta − Qbaja (3.13)
Si se invierte el ciclo de la figura, el trabajo neto sería un trabajo suministrado,
como se muestra en la figura. Una bomba decalor puede proporcionar energía en
forma de calor Qalta para calentar un sistema más frío, y una máquina frigorífica
extraería energía en forma de calor Qbaja de un sistema más frío. El trabajotambién seria el dado en la ec. (3.13). Sólo se están utilizando magnitudes.
El rendimiento térmico del motor térmico y el coeficiente de operación de la
máquina frigorífica y bomba térmica son
 =
WQalta
COPMF =
Qbaja
W
COPBC =
Qalta
W
(3.14)
El segundo principio de la termodinámica establece límites en las anteriores
medidas de las prestaciones. El primer principio permitiría un máximode 1 para el
rendimiento térmico y un valor infinito para el coeficiente de operación. El segundo
principio, sin embargo, establece límites que son sorprendentemente bajos, límites
que no puedensuperarse a pesar del ingenio de los dispositivos propuestos.
Una nota adicional relacionada con los motores térmicos: existen dispositivos
que se denominarán también motores térmicos que no entranestrictamente en la
definición dada; no funcionan según un ciclo termodinámico, sino que hay una
salida del fluido de trabajo y una toma de nuevo fluido. El motor de combustión
interna es un...