Última actualización: 2026-06-15

Eficiencia de Carnot

Toda máquina térmica —un motor de combustión, una turbina de vapor, un reactor a reacción— toma calor a alta temperatura, convierte parte en trabajo y descarga el resto a una temperatura menor. La eficiencia de Carnot es el techo absoluto de cuánto de ese calor cualquier máquina podría convertir en trabajo, determinado únicamente por las dos temperaturas entre las que opera. Ningún diseño, por ingenioso que sea, puede superarlo. Esta calculadora calcula ese techo y el trabajo y el calor residual que resultan de un calor aportado dado.

De dónde viene la fórmula

Sadi Carnot imaginó una máquina perfectamente reversible: sin rozamiento, sin turbulencia, sin transferencia de calor acelerada. Para ese ciclo ideal, el calor intercambiado con cada foco es proporcional a su temperatura absoluta, de modo que la fracción de calor no convertida en trabajo es exactamente $T_c/T_h$. La eficiencia, la fracción que sí se convierte, es por tanto $\eta = 1 - T_c/T_h$. Como las máquinas reales son irreversibles, siempre quedan por debajo de ese valor.

Fórmula

Ambas temperaturas deben ser absolutas (kelvin), porque la fórmula usa su razón.

Ejemplo resuelto

Una máquina que opera entre $T_h = 600\ \text{K}$ y $T_c = 300\ \text{K}$, recibiendo $Q_h = 1000\ \text{J}$ por ciclo:

Así pues, incluso una máquina perfecta entre estas temperaturas solo podría convertir en trabajo la mitad del calor; la otra mitad debe cederse al foco frío.

Por qué no se puede alcanzar el 100%

La eficiencia llegaría al 100% solo si $T_c/T_h = 0$: un foco frío a cero absoluto o un foco caliente a temperatura infinita. Ninguno de los dos es alcanzable, lo que equivale al segundo principio de la termodinámica expresado como un número: siempre hay que desechar algo de calor. La consecuencia práctica es que la vía hacia una máquina más eficiente consiste en ampliar la diferencia de temperaturas, generalmente elevando la temperatura del foco caliente hasta el límite que permitan los materiales.

Limitaciones

El valor de Carnot es una cota superior idealizada, no una predicción del rendimiento de ninguna máquina real. Los motores reales pierden eficiencia por rozamiento, transferencia de calor a velocidad finita, fugas y pérdidas en el escape, por lo que solo alcanzan una fracción del límite de Carnot. La fórmula supone también dos focos a temperatura constante y un ciclo reversible; los motores con temperaturas variables (como los ciclos reales de Otto o Brayton) tienen sus propias expresiones de eficiencia, generalmente inferiores.