Motores térmicos y eficiencia de Carnot
Motores térmicos y el límite de Carnot
Un motor térmico toma calor de una fuente caliente, convierte parte de ese calor en trabajo útil y descarta el resto como calor residual en un lugar más frío. Ningún motor — por bien construido que esté — puede convertir todo ese calor en trabajo; algo siempre hay que desecharlo. La mejor eficiencia posible que un motor podría alcanzar depende solo de lo caliente y lo frío que sean sus dos depósitos.
η = 1 − T_c / T_h
- η — eficiencia (—): la fracción de la energía térmica que el motor convierte en trabajo útil
- T_c — temperatura del depósito frío (K): la temperatura del lugar frío donde se vierte el calor residual
- T_h — temperatura del depósito caliente (K): la temperatura de la fuente caliente que suministra calor al motor
El depósito caliente de una central eléctrica, vapor, está a 400 kelvin, y su depósito frío, agua de río, está a 300 kelvin. ¿Cuál es la mejor eficiencia posible para un motor que opere entre ellos?
- T_h = 400 K
- T_c = 300 K
- η = 1 − T_c / T_h
- η = 1 − 300 K / 400 K
η = 0.25 = 25%