¿Qué es la eficiencia térmica?
La eficiencia térmica es una medida de la energía de salida dividida por la energía de entrada en un sistema. Debe estar entre 0% y 100%. Una eficiencia térmica del 100% significaría que toda la energía puesta en un sistema sale, aunque en una forma diferente. Los motores de calor y los refrigeradores tienen eficiencias térmicas asociadas, aunque están tratando de lograr objetivos opuestos. Las eficiencias térmicas del mundo real generalmente caen significativamente por debajo del 100% debido a una variedad de razones.
En un motor de gasolina, la energía de entrada se almacena en los enlaces químicos de un combustible de hidrocarburos. Una molécula de hidrocarburos consiste completamente en hidrógeno y carbono. Cuando estas moléculas se combinan con oxígeno, pueden reaccionar químicamente y formar monóxido de carbono y agua; En esencia, la molécula de hidrocarburos se divide y se combina con átomos de oxígeno. Sin embargo, la parte de esta reacción que es útil para un motor es el calor que se libera. El calor liberado de la combustión de gasolina es la energía de entrada relevante eneficiencia térmica.
La energía de salida en el cálculo de eficiencia térmica de un motor no es calor, sino un trabajo mecánico. En física, el trabajo es la cantidad de energía transferida por una fuerza que actúa a distancia. Empujar una caja sobre alfombra una cierta distancia requiere una cantidad finita de trabajo; Esto es igual al producto de la distancia movido y la fuerza promedio ejercida. De la misma manera, un motor de gasolina funciona cuando mueve las ruedas de un automóvil.
En el caso de un refrigerador o aire acondicionado, la relación de trabajo térmico se invierte. El resultado deseado en esta situación es eliminar el calor de un sistema y volcarlo en el entorno exterior. La entrada disponible, por lo tanto, es el trabajo mecánico, que a menudo es proporcionado por un compresor con motor eléctrico. Sin embargo, calcular la eficiencia térmica aún requiere dividir la energía de salida por la energía de entrada. El diferencialCE de un motor de gasolina, por supuesto, es que la salida es de calor y la entrada es trabajo.
Un motor de automóvil típico tiene una eficiencia térmica de menos del 35%. Este número parece bajo por dos razones importantes. En primer lugar, existe un límite superior teórico en la eficiencia térmica de cualquier motor térmico que tenga que ver con la temperatura del sistema versus la temperatura del medio ambiente. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, mayor es la eficiencia térmica máxima que puede lograr un motor ideal y sin fricción. Esto se llama Carnot Efficiency.
La segunda razón por la cual los motores de automóviles tienen una eficiencia aparentemente baja es que no se puede hacer que los motores se comporten de manera ideal. La fricción entre las partes móviles tiende constantemente a ralentizar el motor. Algo de calor escapa de la cámara de combustión y se vuelve inútil para el motor. El combustible no siempre se quema a la temperatura más alta alcanzada, reduciendo la cantidad de calor liberado. Por estas razones, la eficiencia térmica en REALos dispositivos L-World tienden a estar muy por debajo del 100%.