Eficiència tèrmica

LPlantilla:'eficiència d'una màquina tèrmica és una magnitud de procés i adimensional, definida com el quocient de l'energia que desitgem obtenir d'aquesta màquina i l'energia que s'ha de transferir pel seu funcionament. Es designa amb la lletra grega η: Plantilla:Equació Depenent del tipus de màquina tèrmica considerada, la transferència d'aquestes energies es realitzarà en forma de calor, Q, o de treball, W.

Història

El 1824, el físic francès Sadi Carnot va derivar l'eficiència tèrmica per a una màquina tèrmica ideal com una funció de la temperatura dels seus reservoris freds i calents:

$\eta \equiv \frac{T_H-T_C}{T_H}$

on:

$T_H$ és la temperatura del reservori calenta;

$T_C$ és la temperatura del reservori fred.

L'equació planteja que s'obtenen majors nivells d'eficiència amb un major gradient de temperatura entre els fluids calents i freds. A la pràctica, com més calent sigui el fluid, més gran serà l'eficiència del motor.

Càlcul per a les diferents màquines tèrmiques

El motor tèrmic rep una calor, $Q_c$, d'un focus o font calenta, efectua un treball, W, i ha de cedir calor, $Q_f$, a un focus fred. Perquè l'energia es conservi s'ha de complir que $Q_c=W+Q_f$. L'eficiència és per tant:Plantilla:Equació

On es compleix que 0 <η <1.

• La bomba tèrmica o de calor és capaç de transferir una energia calorífica, $Q_c$, a un focus calent des d'una font freda de la qual absorbeix una calor, $Q_f$, si es realitza un determinat treball, W, sobre la màquina. Aquest procés és just l'oposat al realitzat pel motor tèrmic, és per això que també s'ha de complir la relació $Q_c=W+Q_f$. L'eficiència és:

I tenim que η> 1.

• El frigorífic funciona exactament igual que la bomba tèrmica però com l'interès d'aquesta màquina és refredar, la transferència d'energia desitjada és $Q_f$ i l'eficiència queda com:

On ara η> -0.

Vegeu també

• Eficàcia lluminosa