¿Por qué es imposible crear un motor con 100% de eficiencia?

Answer 1

No es posible.

Primero, debemos entender que todas las energías no tienen el mismo potencial de acuerdo con la termodinámica. El calor se denomina energía de grado inferior, mientras que el trabajo (energía mecánica, energía eléctrica) se llama energía de grado superior.

Es posible convertir toda la energía de grado superior en energía de grado inferior, por ejemplo. Calentador eléctrico

Pero no es posible convertir toda la energía de grado inferior en energía de grado más alto. La calidad del calor aumenta con su temperatura.

Este fenómeno se debe a cuatro razones.

1. Fricción – Se puede minimizar pero no se puede eliminar
2. Transferencia de calor debido a la diferencia de temperatura finita (la energía calorífica siempre se filtrará en sus alrededores)
3. Expansión fluida por absorción del calor.
4. Mezcla de dos fluidos, lo que siempre resultará en pérdida de energía.

También vale la pena mencionar que cuando queremos convertir energía de mayor grado en energía de menor grado podemos obtener más energía que la eficiencia de entrada (es decir,) más del 100%, por ejemplo. Las bombas de calor producen más energía térmica que su suministro de entrada.

Pero hemos notado que la energía se conserva en la bomba de calor, también en este caso la bomba de calor toma la energía extra de la atmósfera. (Universo)

Answer 2

No basico Termodinamica los principios establecen que solo Carnott tiene la máxima eficiencia si solo PMM2 es posible. Eso es potencia de entrada = potencia de salida. Lo que no es posible. Porque parte del poder se pierde como desperdicio.

Tengo un mejor ejemplo para demostrar la ineficiencia de una máquina.

Un banco de poder de carga automática

Cuando un banco de energía se está cargando, la transmisión de energía se detiene después de algunas horas. Esto prueba que se desperdicia algo de energía, de lo contrario, el Power Bank será un dispositivo que funciona infinitamente.

Answer 3

El hecho de que un motor térmico nunca obtenga el 100% de eficiencia en la transferencia de calor al trabajo, incluso en condiciones ideales, realmente me molesta. Imagina esto:

Una disposición de cilindro-pistón está hecha de un material que no es conductor térmico, y no hay fricción o resistencia del aire entre el pistón y el aire / paredes. Ahora suponga que el cilindro contiene una bolsa de aire que está a la misma presión que el aire exterior. La bolsa de aire se calienta rápidamente por una fuente externa, de modo que la temperatura de la bolsa aumenta, lo que aumenta la presión. Esta diferencia de presión hará que el pistón acelere hacia afuera, expandiendo el volumen dentro del cilindro hasta que se enfríe y alcance nuevamente la presión externa; en ese punto, la energía cinética del pistón se absorbe rápidamente y se convierte en trabajo.

Dado el escenario anterior, ¿no se transferiría al trabajo el 100% de la energía térmica que se ingresa en el sistema?

Answer 4

Termodinámica.
Segunda ley de la termodinámica.
Eficiencia térmica
Motor térmico

El hecho de que esté tratando con un sistema que realiza trabajo mediante la transferencia de calor significa que en teoría es imposible obtener el 100% de eficiencia.

El límite fundamental es el límite de Carnot:
Donde Tc es la temperatura del sistema donde se descarga el calor (o más bien, la temperatura ambiente) y Th es el calor del motor. La única manera de hacerlo teóricamente más eficiente es reducir la temperatura ambiente o aumentar la temperatura del motor.

Existen muchas otras restricciones, como la fricción, la descarga de energía como sonido, la descarga de energía como la liberación de presión, etc. Pero incluso al reducir estas restricciones a cero, nunca puede pasar el límite de Carnot.

Answer 5

• Porque, aunque tenga éxito en la construcción de un motor que funcione en un ciclo perfectamente reversible (sin pérdidas por fricción, sin pérdida por histéresis, etc.), todavía habrá una parte de la energía del calor que es imposible de convertir en trabajo mecánico. .
• Esta parte de la energía del calor que no se está convirtiendo en trabajo se llama energía no disponible y simplemente se disipa en el entorno.

Answer 6

No, no es posible … Es una caza de ganso salvaje. Dicho esto, se puede mejorar la eficiencia, pero de ninguna manera al 100% (idealmente es posible, pero solo idealmente) las leyes de la termodinámica aseguran esto (lea la declaración de Kelvin, 2ª ley).

En el caso ideal, la transferencia de calor tiene que ser infinitesimalmente pequeña en tiempo infinitesimal (bastante intenso, ¿no?). Ningún cuerpo tiene tiempo infinitesimal. Por lo tanto, prácticamente no es factible.

Oh, casi se me olvida, hay un término para el motor 100% de calor. Lo llamamos PPM2 (máquina de movimiento perpetuo del segundo tipo, y sí, también hay ppm1).

Y finalmente, gracias por hacer esta pregunta, puede que no se dé cuenta, pero esta es una pregunta básica y todo ingeniero mecánico debe tener esto en claro. Ten este tipo de dudas y siéntete libre de preguntarlas.

Feliz respuesta …

Answer 7

“¿Por qué la eficiencia máxima de un motor Carnot no puede ser del 100%?”

De acuerdo con la Segunda ley de la termodinámica, Wikipedia, se necesitan dos disipadores de calor para convertir el calor en trabajo. El calor se elimina del disipador de calor y se rechaza al frío, mientras se extrae algo de trabajo. Si el sumidero frío no está en el cero absoluto, aquí se desperdicia algo de energía, lo que limita la eficiencia. En los motores de calor prácticos, el disipador frío es el medio ambiente, que está muy lejos del cero absoluto, de ahí la eficiencia moderada.

Answer 8

En primer lugar, el calor es una energía de bajo grado, puede perder su energía por varios modos de transferencia de calor:

1) conducción

2) Convección

3) la radiación

y por lo tanto no se puede convertir en trabajo con la eficiencia del 100%.

En segundo lugar, hay muchas más situaciones como la fricción, la resistencia del aire, el efecto de la gravedad y muchas más condiciones de contorno que no se pueden descuidar en la vida real. Así que siempre habrá alguna pérdida.

aún tenemos solo el ciclo de Carnot con una eficiencia máxima, pero mucho menos del 100% de eficiencia. El ciclo de Still Carnot se considera un ciclo ideal, ninguno de los otros ciclos conocidos tiene la eficiencia más cercana a la del ciclo de Carnot.

Answer 9

O todo eso, o simplemente no hemos encontrado una manera de hacerlo todavía. El 100% podría ser un poco exagerado ya que cada forma de materia absorbería al menos una fracción de la energía utilizada para extraer o generar energía. Estaría completamente extasiado con una eficiencia del 95% o incluso del 90%. Sin embargo, ese tipo de tecnología es simplemente desconocido para nosotros. Aparte de eso, cualquier cosa que se nos ocurra para llegar incluso a estar cerca sería tan compleja e improductiva que A: produciría muy poca energía o B: se rompería. Ni siquiera podemos rebotar una bola en la luna sin que se detenga finalmente porque la bola tiene que empujarse fuera de la superficie de la luna para volver a su altura anterior, transfiriendo energía directamente a la luna. De cualquier manera, la respuesta es “no en la medida de las capacidades humanas”. La versión corta de la respuesta es “nupe ^. ^”

Answer 10

Ningún científico genuino debería decir eso !! sin embargo, tenga cuidado con CARNOT ENGINE es un motor, un motor funciona en un ciclo (termodinámico). con lo que se puede confundir es la conversión de calor en un ciento por ciento: trabajo en un proceso pero no cíclicamente (sin embargo, la conversión de calor en trabajo está restringida incluso en un proceso porque el grado de calor como energía es menor que el del trabajo, YEAH ” La termodinámica cree en el sistema de castas “). vamos a mantenerlo simple.

Considere el simple motor de calor mostrado en la Fig.

que se utiliza para levantar pesas. Consiste en un dispositivo pistón-cilindro con dos juegos de topes. El fluido de trabajo es el gas contenido dentro del cilindro. Inicialmente, la temperatura del gas es de 30 ° C. El pistón, que está cargado con los pesos, descansa sobre los topes inferiores. Ahora se transfieren 100 kJ de calor al gas en el cilindro desde una fuente a 100 ° C, lo que hace que se expanda y levante el pistón cargado hasta que el pistón alcance los topes superiores, como se muestra en la figura. En este punto, se retira la carga y se observa que la temperatura del gas es de 90 ° C. El trabajo realizado en la carga durante este proceso de expansión es igual al aumento de su energía potencial, digamos 15 kJ. Incluso en condiciones ideales (pistón sin peso, sin fricción, sin pérdidas de calor y expansión de casi equilibrio), la cantidad de calor suministrada al gas es mayor que el trabajo realizado, ya que parte del calor suministrado se utiliza para elevar la temperatura del gas. Ahora intentemos responder a esta pregunta: ¿es posible transferir los 85 kJ de exceso de calor a 90 ° C de nuevo al depósito a 100 ° C para su uso posterior? Si es así, entonces tendremos un motor térmico que puede tener una eficiencia térmica del 100 por ciento en condiciones ideales. La respuesta a esta pregunta es nuevamente no, por la sencilla razón de que el calor siempre se transfiere de un medio de alta temperatura a uno de baja temperatura, y nunca al revés. Por lo tanto, no podemos enfriar este gas de 90 a 30 ° C transfiriendo calor a un depósito a 100 ° C. En su lugar, tenemos que poner el sistema en contacto con un depósito de baja temperatura, digamos a 20 ° C, para que el gas pueda volver a su estado inicial rechazando sus 85 kJ de exceso de energía como calor a este depósito. Esta energía no se puede reciclar, y se llama adecuadamente energía de desecho. Se concluye a partir de esta discusión que cada motor térmico debe desperdiciar algo de energía transfiriéndolo a un depósito de baja temperatura para completar el CICLO, incluso en condiciones ideales.

Tenga en cuenta que la imposibilidad de tener un motor térmico 100% eficiente no se debe a la fricción u otros efectos disipativos. Es una limitación que se aplica tanto a los motores de calor idealizados como a los reales.

Answer 11

Es posible, si pudieras arreglar-

• Oxigeno 100% puro
• Una gasolina de más de 95 octanos, (cetano en el caso del diesel)
• Una cámara de combustión con aislamiento absoluto con un 0,0% de pérdida de calor (imposible según la ley de termodinámica)
• Disposición de pistón-cilindro sin fricción sin pérdidas mecánicas ni térmicas de ningún tipo.
• Líneas de transmisión sin engranajes, ya que consumen mucha energía en la transmisión.

Espero que hayas entendido lo que estoy tratando de pasar. ¡Un tipo de ciencia es comer otro tipo de ciencia!

Answer 12

En palabras sencillas, no puede crear una configuración perfecta que elimine todas las fuerzas de amortiguación y recuperación. Esto también se debe a que cada proceso provoca un aumento de la entropía y una mayor entropía reduce la energía disponible para el trabajo. Consulte la segunda ley de las termodinámicas para una mejor comprensión .

Answer 13

Un motor Carnot es un motor reversible con la máxima eficiencia. La eficiencia térmica de un ciclo se da como:

• η = Trabajo / HeatSupplied = (Qs − Qr) / Qr = 1− (Qr / Qs) [math] η = Trabajo / HeatSupplied = (Qs − Qr) / Qr = 1− (Qr / Qs) [/ math]

Si la eficiencia es del 100%, entonces Qr = 0.

Lo que significa que todo el calor suministrado al motor se está convirtiendo en trabajo mientras se interactúa con un solo depósito. Tal dispositivo se llama máquina de movimiento perpetuo de segundo tipo. No se puede construir porque viola la segunda ley de la termodinámica: la declaración de Kelvin Planck.

• Usando la desigualdad de Clausius para el ciclo reversible,

η = (Ts − Tr) / Tr = 1− (Tr / Ts) [math] η = (Ts − Tr) / Tr = 1− (Tr / Ts) [/ math]

Si la eficiencia = 100%, entonces la temperatura del sumidero = 0 K, que de nuevo es imposible de lograr.

Por lo tanto, un motor Carnot con un 100% de eficiencia no es posible.

Answer 14

No, no es posible crear un motor térmico con una eficiencia del 100%. Porque a partir de la segunda ley de la termodinámica se sabía que el calor es la energía de bajo grado, que no se puede convertir completamente en trabajo. Por lo tanto, a partir de la declaración de kelvin plancks, el calor no se puede convertir completamente en trabajo, por lo que ningún motor tiene el 100% de eficiencia.

Además, desde la declaración de kelvin plancks, el motor térmico realiza el trabajo de interacción con 2 depósitos térmicos y si el 100% de eficiencia significa que solo hay 1 interacción de depósito, que es la violación de la declaración de kelvin plancks y, por lo tanto, no ocurre.

Además , en el ciclo del motor térmico, la eficiencia del 100% significa que no hay rechazo del calor, lo que significa que el proceso de rechazo del calor no se produce, lo que hace que los 2 procesos isoentrópicos (compresión isoentrópica y expansión isentrópica) se crucen en el punto inicial. Pero, desde lo más básico de la termodinámica, sabemos que los dos procesos isoentrópicos nunca se intersectan entre sí, ya que este proceso representa una propiedad de la entropía, por lo que el motor 100% eficiente no ocurre.

Answer 15

Hola Fátima: dado que el ciclo del motor de Carnot es solo una abstracción matemática, una respuesta a esta pregunta se basará matemáticamente.

Al igual que un motor térmico “real”, Carnot introduce calor en el ciclo desde una fuente de temperatura “alta”, realiza algunos trabajos con él y agota el calor “residual” a un sumidero de temperatura “baja”. Cualquier energía térmica que sea calor de “desecho” es energía térmica que no se utilizó para hacer el trabajo. La presencia de cualquier calor de “desperdicio” resulta en una eficiencia sin unidad. Por lo tanto, cualquier temperatura del sumidero de temperatura “baja” que sea mayor que el cero absoluto da como resultado una eficiencia de no unidad por definición.

Muchas gracias.

Answer 16

100% de eficiencia es teóricamente posible. Ahora, eso es posible cuando se usa un número infinito de motores térmicos en serie, de modo que la diferencia de temperatura entre la fuente y el sumidero en cada uno es infinitesimal. Ese motor no sirve de nada, ya que el trabajo extraído es muy bajo.

Answer 17

De acuerdo. Entonces, alguien ya dijo que es la segunda ley de la termodinámica y que la máxima eficiencia no puede ser más que el límite de Carnot.

Pero me gustaría explicarte esto de una manera ligeramente diferente. No en forma de libro de texto, sino desde el punto de vista práctico.

Todos los procesos espontáneos que ocurren en la naturaleza son posibles debido a la diferencia de potencial, es decir, cuando hay una fuerza motriz.

• el agua fluye una mayor altitud a una menor altitud debido a la diferencia en la energía potencial.
• La corriente fluye en un cable cuando un extremo del cable tiene un potencial más alto que el otro, es decir, hay una diferencia de voltaje.
• El aire fluye de una ubicación a otra debido a la diferencia de presión en las dos ubicaciones.

Entonces el punto es que, sin una diferencia potencial o una fuerza motriz, un proceso no puede ocurrir. Utilizamos este hecho para aprovechar la energía . Cuando el agua fluye desde una altitud más alta a una altitud más baja, colocamos una turbina en el medio para utilizar la energía asociada con el agua.

¿Y si no hubiera salida a la turbina? ¿Girará la turbina? No. Tiene que haber una elevación más baja donde el agua debe fluir. El agua solo puede rotar la turbina cuando fluye de una elevación (más alta) a otra (más baja).

Si no hubiera una elevación más baja, el agua simplemente pasaría de una elevación más alta a la turbina por un tiempo limitado y, después de un tiempo, la turbina se detendrá para girar. En otras palabras, para hacer girar una turbina necesitamos una elevación más baja donde el agua debe fluir. El agua tiene energía cuando fluye hacia una elevación más baja, pero no podemos hacer nada al respecto, es un desperdicio desde el punto de vista de la turbina, pero si observamos un panorama más amplio, el agua simplemente fluía espontáneamente, solo tenemos la suerte de poder poner una turbina en medio. Cuando el agua está a una altitud más alta, solo tiene energía potencial (capacidad para trabajar) pero para utilizar esta energía necesitamos una altitud más baja, entonces y solo entonces fluirá y tendrá energía cinética (que se puede utilizar). Si no hay proceso, no hay fuerza motriz y no se puede hacer uso.

Ahora, aplique este concepto para calentar motores.

El proceso espontáneo es el flujo de calor de alta temperatura a menor temperatura (es decir, de la fuente de calor al disipador de calor). Pero colocamos un motor en el medio para poder utilizar esta energía asociada con el flujo de calor. Si no hay un disipador de calor, entonces no hay una fuerza motriz para la transferencia de calor, por lo tanto, no podemos utilizar la energía a través de un motor térmico.

Analogía entre turbina de agua y motor térmico:

Energía potencial del agua => Temperatura de la fuente de calor.
Energía cinética del agua => Flujo de calor.

Desde el punto de vista del motor, parte de la energía fluye hacia el disipador de calor que tomamos como “pérdida de energía” y, por lo tanto, la eficiencia es inferior al 100%.

Answer 18

Ninguna máquina está libre de los efectos de la gravedad, e incluso con la lubricación, la fricción está siempre presente, por lo que la energía que produce una máquina siempre será menor que la energía que se pone en ella. La mayoría de las máquinas implican transferir energía de un lugar u otro, o transformar una forma en energía en otra, pero las máquinas no pueden crear energía. Esta tendencia de los sistemas a perder energía se llama entropía. La entropía en un sistema cerrado nunca disminuye. Los sistemas siempre tienden hacia un estado de desorden creciente a menos que se ponga más energía en el sistema para contrarrestar esta tendencia.

Una máquina que puede seguir funcionando sin la entrada de energía se denomina máquina de energía perpetua. Los inventores han buscado durante mucho tiempo desarrollar una máquina así, pero existe un consenso casi universal entre los científicos de que el movimiento perpetuo es imposible porque viola las leyes de la termodinámica.

Answer 19

Debido a que cualquier energía impartida a un equipo mecánico o electrónico o eléctrico se utiliza en parte para llevar a cabo el trabajo deseado y la porción de equilibrio de energía se pierde inevitablemente como pérdidas en forma de calor debido a la fricción o al calor en sí mismo o debido a la resistencia o impedancia o eddie / histéresis, etc. Sin embargo, esta energía desperdiciada puede recuperarse de una u otra forma y puede usarse para mejorar la eficiencia de la máquina, pero la eficiencia no se puede llevar al 100%.

Answer 20

Es prácticamente imposible crear un motor de 100% de eficiencia.

Según carnot limit.

Ahora la eficiencia de un motor ideal- n (neta) = 1

Cuándo y ocurre a temperatura absoluta. Pero prácticamente se ha demostrado que es imposible alcanzar esta temperatura. Así que la eficiencia de un motor no puede alcanzar el 100%.