Una Máquina Térmica

Una Máquina Térmica se puede definir como un dispositivo que funciona en un ciclo termodinámico y que realiza cierta cantidad de trabajo neto positivo a través de la transferencia de calor desde un cuerpo a temperatura elevada y hacia un cuerpo a baja temperatura. Con frecuencia el término máquina térmica se utiliza en un sentido más amplio que incluye a todos los dispositivos que producen trabajo. Entre las que tenemos las maquinas refrigerantes y las bombas de calor. El mejor ejemplo de estas máquinas térmicas son los refrigeradores y bombas de calor que tienen como fin enfriar o calentar un entorno. Una máquina térmica es un conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al atravesar la máquina. Se trata de una máquina de fluido en la que varía el volumen específico del fluido en tal magnitud que los efectos mecánicos y los efectos térmicos son interdependientes.

El ciclo de Carnot utiliza dos fuentes una de Baja temperatura y otra a Alta temperatura las cuales sin importar la cantidad de calor que se transfiera permanecen constantes. Todos los procesos del ciclo de Carnot son reversibles y por ser así todo el ciclo se podría invertir. El fluido de trabajo de una máquina térmica en el ciclo de Carnot debe tener una temperatura mayor que la fuente de alta temperatura y temperatura infinitesimalmente inferior que la fuente de baja temperatura en el caso de un refrigerador. Postulado de la segunda ley asociado a las Máquinas térmicas y Máquinas Refrigerante Enunciado de Kevin-Planck: es imposible construir un dispositivo que funcione en un ciclo y no produzca ningún otro efecto que elevar un peso e intercambiar calor con un solo dispositivo. Este enunciado propone que es imposible construir una maquina térmica a la cual se le aplique cierta cantidad de calor y lo transforme en una cantidad igual de trabajo, la única manera es a través de una transferencia de calor y eso solo si hay dos niveles de temperatura.

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 máquina 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.

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