Calculadora de rendimiento de Carnot
El rendimiento máximo de una máquina térmica a partir de dos temperaturas.
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Es el límite superior del rendimiento de una máquina térmica entre dos focos de temperatura constante, no una predicción para un motor concreto. Introduce kelvin: el foco caliente debe estar más caliente y ambos superar 0 K. Las filas de 1000 J reparten el calor aportado entre trabajo y calor cedido en el límite reversible.
Cómo funciona
Fórmula y lógica
η = 1 − T_frío / T_caliente, con las temperaturas en kelvin.
Ejemplo
A 800 K y 300 K el límite es del 62,5 %: ninguna máquina lo supera.
Campos y unidades
- Temperatura del foco caliente — K
- Temperatura del foco frío — K
Cómo se usa
- — Ambas temperaturas en kelvin: suma 273,15 a los grados Celsius.
- — El foco frío es allí donde se vierte el calor, normalmente el ambiente, unos 300 K.
- — La fila del trabajo a partir de 1000 J dice lo mismo de forma más llana: esos julios se convierten en trabajo y el resto se marcha.
- — Este modo rechaza temperaturas iguales y 0 K. Convierte primero desde Celsius: T=t+273,15.
Método y limitaciones
- Método de cálculo
- Fórmula y lógica
- Fuente de datos o norma
- OpenStax: límite reversible de Carnot
- Limitación
- Dos focos de temperatura constante y límite reversible. No se calculan el rendimiento real, la potencia ni las pérdidas del equipo.
FAQ
¿Por qué no en grados Celsius?
La fórmula usa un cociente de temperaturas, que solo significa algo medido desde el cero absoluto. Tomar 100 °C y 20 °C tal cual da un 80 % en lugar de un honesto 21,4 %, y con un ambiente bajo cero da un rendimiento superior a uno.
¿Por qué las máquinas reales son peores?
El ciclo de Carnot es reversible: los procesos transcurren infinitamente despacio, no hay rozamiento y el calor fluye sin diferencia de temperatura. Una máquina real debe terminar en un tiempo finito, y cada desviación del ideal cuesta rendimiento.
¿Cómo puede subirse el límite?
Con el foco frío fijo, aumenta la temperatura caliente; con el caliente fijo, reduce la fría. El límite depende de Tc/Th. Los materiales, la refrigeración y el diseño restringen ambas vías; no existe una fracción universal del rendimiento de Carnot para motores o turbinas.
¿El rendimiento puede llegar al 100 %?
Eso exigiría un foco frío exactamente en el cero absoluto, que es inalcanzable. Este es el segundo principio de la termodinámica en cifras: algo de calor tiene que marcharse sin usar.