Última atualização: 2026-06-15

Eficiência de Carnot

Toda máquina térmica — um motor de automóvel, uma turbina a vapor, um jato — absorve calor a uma temperatura alta, converte parte dele em trabalho e descarta o restante a uma temperatura mais baixa. A eficiência de Carnot é o teto absoluto de quanto calor qualquer máquina poderia converter em trabalho, determinado apenas pelas duas temperaturas entre as quais ela opera. Nenhum projeto engenhoso consegue superá-lo. Esta calculadora determina esse teto e o trabalho e o calor rejeitado que decorrem de uma dada entrada de calor.

De onde vem a fórmula

Sadi Carnot imaginou um motor perfeitamente reversível — sem atrito, sem turbulência, sem transferência de calor precipitada. Para tal ciclo ideal, o calor trocado com cada reservatório é proporcional à sua temperatura absoluta, de modo que a fração de calor não convertida em trabalho é exatamente $T_c/T_h$. A eficiência, a fração que é convertida, é portanto $\eta = 1 - T_c/T_h$. Como os motores reais são irreversíveis, sempre ficam abaixo desse limite.

Fórmula

Ambas as temperaturas devem ser absolutas (kelvin), pois a fórmula usa sua razão.

Exemplo resolvido

Um motor operando entre $T_h = 600\ \text{K}$ e $T_c = 300\ \text{K}$, absorvendo $Q_h = 1000\ \text{J}$ por ciclo:

Portanto, mesmo um motor perfeito entre essas temperaturas conseguiria converter apenas metade do calor em trabalho; a outra metade deve ser rejeitada para o lado frio.

Por que nunca se atinge 100%

A eficiência chegaria a 100% apenas se $T_c/T_h = 0$ — um reservatório frio no zero absoluto ou um quente a temperatura infinita. Ambos estão fora de alcance, o que é a segunda lei da termodinâmica expressa numericamente: algum calor deve sempre ser descartado. A lição prática é que o caminho para uma máquina mais eficiente é ampliar a diferença de temperatura, geralmente elevando o lado quente tanto quanto os materiais permitem.

Limitações

O valor de Carnot é um limite superior idealizado, não uma previsão da saída de um motor real. Motores reais perdem eficiência para atrito, transferência de calor a velocidade finita, vazamentos e perdas por exaustão — e por isso atingem apenas uma fração do limite de Carnot. A fórmula também pressupõe dois reservatórios de temperatura fixa e um ciclo reversível; motores com temperaturas variáveis (como os ciclos reais de Otto ou Brayton) têm suas próprias expressões de eficiência, mais baixas.