Eficiencia de una maquina térmica
Se dice que la eficiencia es la relación entre la salida, la energía que se busca tener, y la entrada, la energía que cuesta pero se debe definir la salida y la entrada. Se puede decir que una maquina térmica, la energía que se busca es el trabajo y la energía que cuesta es el calor de la fuente de alta temperatura ( costo del combustible) la eficiencia térmica se define como: ðTérmica = W (Energía que se busca) = Qh - Ql = 1 - Ql Qh (Energía que cuesta) Qh Qh La eficiencia de un refrigerador se expresa en términos del coeficiente de rendimiento, que se identifica con el símbolo ðð En un refrigerador, la energía que se busca es el calor que se transfiere desde el espacio refrigerado. La energía que cuesta es el trabajo, así el coeficiente de rendimiento, ð, es: ð = Ql (Energía que se busca) = Ql = 1 W ( Energía que cuesta) Qh - Ql Qh/Ql - 1 En una bomba de calor el objetivo es el calor que se transfiere desde el refrigerante al cuerpo de alta temperatura, que es el espacio que se quiere calentar el coeficiente de rendimiento es: ð = Ql (Energía que se busca) = Qh = 1 W ( Energía que cuesta) Qh - Ql 1- Ql/Qh
Rendimiento térmico De Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a navegación navegación,, búsqueda El rendimiento térmico o eficiencia de una máquina térmica es una magnitud de proceso y adimensional,, definida como el cociente de la energía que deseamos obtener de dicha adimensional máquina y la energía que se debe transferir para su funcionamiento. Se designa con la letra griega :
Dependiendo del tipo de máquina térmica considerada, la transferencia de estas energías se realizará en forma de calor , Q, o de trabajo trabajo,, W
Historia En 1824 1824,, el físico francés Sadi Carnot derivó la eficiencia térmica para una máquina térmica ideal como una función de la temperatura de sus reservorios fríos y calientes:
donde T H es
la temperatura del reservorio caliente;
T C C 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. fríos. En E n la práctica, cuanto más caliente el fluido, mayor será la eficiencia de l motor .
itar]] Cálculo del rendimiento para las distintas máquinas térmicas [editar y
El motor térmico recibe un calor, Qc, de un foco o fuente caliente, efectúa un trabajo, W, y debe ceder calor, Q f , a un foco frío. Para que la energía se conserve debe cumplirse que Qc = W + Q f . El rendimiento es por lo tanto:
donde se cumple que -0<<1. y
La
bomba térmica o de calor es capaz de transferir una energía calorífica, Qc, a un foco caliente desde una fuente fría de la que absorbe un calor, Q f , 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 Qc = W + Q f . El rendimiento es:
y se tiene que >1. y
El refrigerador funciona exactamente igual que la bomba térmica pero como el interés de ésta máquina es enfriar, la transferencia de energía deseada es Q f y el rendimiento queda como:
donde ahora >-0.
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Rendimiento
de máquinas
Cuando una máquina térmica realiza un ciclo infinitesimal reversible extrayendo una cantidad de calor sistema más frío a igualdad
de un sistema caliente a
y entregando una cantidad
, y realizando una cantidad de trabajo
a un
, debe cumplirse la
Estas tres cantidades son positivas, de manera que se vé fácilmente que
. Por otro
lado, como el sistema conjunto está aislado y el proceso es reversible,
Para
estas máquinas termodinámicas es de interés la relación relación entre la energía
aprovechada como trabajo y la energía ``consumida'' de la fuente caliente en forma de calor. Definimos entonces la eficiencia de una máquina termodinámica como el cociente entre estas dos cantidades:
Como
, el hecho de que
se puede reescribir como
de manera que
Como dijimos anteriormente, se cumple que que
, pudiendo valer 1 sólo en aquéllos casos en
, aunque puede verse que los ciclos que incluyen ``isotermas a 0 K'' no son posibles.
Un
refrigerador es refrigerador es una máquina térmica operada en sentido inverso: extrae calor de la fuente fría y entrega calor ca lor al ambiente (caliente). El desafío en este caso es co nsumir el mínimo trabajo para realizar este cometi co metido do (en general genera l es energía extraída de la red eléctrica). De manera análoga a lo introducido para las máquinas térmicas, se define co mo rendimiento de una máquina frigorífica a la relación entre el calor extraído de la fuente fría y la energía (por ejemplo, e jemplo, eléctrica) consumida:
Reescribiendo las expresiones anteriores para este caso, puede verse que ahora
no
necesariamente será menor que 1. Una
máquina similiar al refrigerador es la llamada bomba de calor : también es una máquina térmica operada en sentido inverso, pero el objetivo ahora no es enfriar un sistema frío, sino calentar un ambiente o una vivienda consumiendo energía de la red eléctrica y extrayendo calor de un sistema más frío (el exterior de la vivienda). Puede también definirse un rendimiento para estas máquinas, aunque no seguiremos hincapisando con eso.
