Calculadora de eficiencia de Carnot: rendimiento máximo de una máquina térmica
Calcula la eficiencia máxima teórica de una máquina térmica entre dos temperaturas y el COP de Carnot de un refrigerador o una bomba de calor con los mismos focos.
Cómo funciona
η = 1 − T_fría ÷ T_caliente (en kelvin) · COP_refrigerador = T_f ÷ (T_c − T_f) · COP_bomba de calor = T_c ÷ (T_c − T_f)
La segunda ley de la termodinámica pone un techo a cualquier máquina térmica: la eficiencia de Carnot, que solo depende de las temperaturas absolutas de los dos focos. Cuanto mayor sea la diferencia entre ellos, más alto es ese límite. Las máquinas reales se quedan bastante por debajo: el motor de un auto, con gases de escape a 500 °C y un ambiente de 25 °C, tiene un límite de Carnot de 61% pero en la práctica ronda el 30%. La misma relación da el coeficiente de desempeño (COP) máximo de refrigeradores y bombas de calor.
Ejemplo resuelto
Un motor trabaja con un foco caliente a 500 °C (773.15 K) y uno frío a 25 °C (298.15 K). η = 1 − 298.15 ÷ 773.15 = 0.6144, o sea, 61.44%. Si el motor real logra 35%, su eficiencia de segunda ley es 35 ÷ 61.44 = 57.0% del máximo posible. Entre esos mismos focos, un refrigerador ideal tendría un COP de 298.15 ÷ 475 = 0.628.
Preguntas frecuentes
¿Por qué hay que usar kelvin?
Porque el cociente de temperaturas solo tiene sentido en una escala absoluta. Con grados Celsius saldrían resultados absurdos, como eficiencias negativas o mayores que 100%. La calculadora convierte °C y °F a kelvin por ti.
¿Una bomba de calor puede tener un COP mayor que 1?
Sí. Una bomba de calor no genera el calor, lo traslada de un lugar a otro, así que un COP de 3 a 5 es normal. El valor de Carnot es el máximo teórico.
¿Qué es la eficiencia de segunda ley?
Es la eficiencia real de la máquina dividida entre la de Carnot. Indica qué tan cerca está del límite teórico: un 57% significa que aprovecha poco más de la mitad de lo que la termodinámica permitiría.
¿Se puede alcanzar la eficiencia de Carnot en la vida real?
No. El ciclo de Carnot es ideal: requiere procesos perfectamente reversibles, sin fricción ni pérdidas de calor y muy lentos. Sirve como referencia para saber cuánto se puede mejorar una máquina real.
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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.