La eficiencia térmica se define para motores y dispositivos que se utilizan para convertir la energía en forma de calor en trabajo. La eficiencia térmica es la eficiencia de un ciclo desde el punto de vista termodinámico, es decir, no nos preocupa la fricción y otros efectos disipativos.
La declaración de Kelvin Planck de la Segunda ley de la termodinámica establece que para cualquier dispositivo que ejecute un ciclo, es imposible que el dispositivo convierta todo el calor que se le suministró completamente en funcionamiento. Una parte del calor tiene que ser rechazada.
Como resultado, cuando damos energía de entrada, nunca podremos recuperarla como trabajo. Diferentes ciclos convierten el calor en trabajo en diferentes niveles y, para compararlos, se desarrolló el concepto de eficiencia térmica.
La eficiencia térmica es la relación entre el trabajo de salida y el calor de entrada.
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Para dos motores dados con el mismo calor de entrada, el que tenga la mayor eficiencia térmica dará más potencia de trabajo y, por lo tanto, es más deseable. En general, cuanto mayor sea la eficiencia térmica, mejor.
En casos excepcionales, se prefieren motores con menores eficiencias por otros motivos, como que tienen más rendimiento neto de trabajo por ciclo ejecutado.