Eficiencia de Carnot: usar temperaturas absolutas, no relaciones Celsius
Calcula el límite ideal y compáralo con la eficiencia obtenida de calor y trabajo.
Método
La eficiencia de Carnot es un límite ideal para un motor entre focos caliente y frío. Es uno menos la temperatura absoluta fría dividida por la caliente. Ambas deben ser positivas en kelvin y el foco caliente debe estar más caliente. Convertir solo la diferencia no basta: se usan lecturas absolutas. El límite describe un motor reversible ideal, no el rendimiento esperado de una instalación real.
Ejemplo resuelto
Convierte cada temperatura Celsius del ejemplo antes de dividir. Los valores Celsius producen un porcentaje plausible pero incorrecto. El ejemplo de calor y trabajo da una eficiencia real inferior al límite. Usa Carnot para temperaturas y la eficiencia del motor térmico para calor recibido y rechazado. Compara resultados con los mismos límites del sistema y criterios de energía.
Th = 227 °C + 273.15 = 500.15 K
Tc = 27 °C + 273.15 = 300.15 K
ηmax = (1 − 300.15 / 500.15) × 100 ≈ 39.988%
(1 − 27 / 227) × 100 ≈ 88.106%
Qh = 1000 J; Qc = 650 J; W = 350 J
η = 350 / 1000 × 100 = 35%
Comprobaciones y límites
Subir la temperatura caliente o bajar la fría aumenta el límite ideal. Materiales, transferencia térmica y pérdidas irreversibles restringen la realidad. Temperaturas iguales no permiten trabajo de Carnot; un foco denominado caliente pero más frío es inválido. El límite no determina por sí solo combustible, electricidad ni ahorro. Una eficiencia real superior exige revisar medidas, unidades y límites del sistema.