Preguntas frecuentes
¿Qué es la eficiencia de Carnot?
La eficiencia máxima posible de una máquina térmica, η = 1 - T_frío/T_caliente, con las temperaturas en kelvin.
¿Por qué las temperaturas deben estar en kelvin?
La razón T_frío/T_caliente solo tiene sentido físico en una escala absoluta; usar °C o °F da resultados equivocados.
¿Una máquina real puede alcanzarla?
Ninguna máquina real iguala el límite de Carnot por la fricción, la transferencia de calor en tiempo finito y otras irreversibilidades: es una cota superior.
¿Cómo mejoro la eficiencia?
Sube la temperatura del foco caliente o baja la del frío; al ensanchar la brecha sube el techo.
¿Cómo se compara la eficiencia de Carnot con los ciclos reales Rankine, Otto o Brayton?
Carnot es un ciclo reversible idealizado entre dos temperaturas fijas y siempre queda por encima de cualquier ciclo real que opere entre los mismos extremos. Los ciclos prácticos agregan y rechazan calor en un rango de temperaturas y generan entropía, así que sus límites teóricos son más bajos y sus eficiencias reales aún menores. Una planta de vapor Rankine podría alcanzar 33-45% donde Carnot indica 55%; un motor de gasolina Otto suele rendir 25-35%; un ciclo Brayton de turbina de gas ronda 35-40%, más en plantas de ciclo combinado. Usa el número de Carnot como un techo de referencia, no como la eficiencia que logrará una máquina real.
¿Qué COP alcanzan las bombas de calor reales frente al límite de Carnot?
El COP de Carnot es el techo, y las bombas de calor reales quedan por debajo. Una bomba de calor residencial aire-aire típica tiene un COP de cerca de 3 a 4 en condiciones templadas, y las de fuente terrestre (geotérmicas) a menudo alcanzan 4 a 5, mientras que el COP de Carnot para las mismas temperaturas puede ser mucho mayor. El COP baja cuando se ensancha la brecha entre la temperatura interior y la exterior, por eso las bombas de calor pierden eficiencia en días muy fríos. Un COP de 3 sigue significando 3 unidades de calor entregadas por cada unidad de electricidad, porque el equipo mueve calor en lugar de generarlo.
Cortesía de AllCalculators.io
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