No, no estamos, a causa de la termodinámica de un motor. Un motor de gasolina de combustión es generalmente ya sea un motor de dos tiempos o de cuatro tiempos. Cada uno de estos sigue un ciclo termodinámico llamado ciclo Otto, según el ingeniero alemán que lo describió.
Sin motor térmico permite capturar toda la energía que se libera a partir del combustible. La capacidad de captura de la energía del combustible depende del intercambio de energía entre una fuente y un sumidero. Esto es básicamente cierto para todas las formas de energía, y está relacionado con las leyes segunda y tercera de la termodinámica. Su fregadero casi siempre será su entorno ambiental.
Para un motor, la principal forma de energía que se libera durante la combustión de combustible es energía térmica, representada por la temperatura, y por lo tanto la presión a través del comportamiento de gas caliente. Sin embargo, incluso en un motor idealizada sin fricción, la combustión completa y no hay componentes extraños en la mezcla de combustible-oxidante, la conversión a energía mecánica se ve limitada por el hecho de que su gas en expansión caliente de combustible debe empujar necesariamente contra la presión atmosférica. Con el fin de obtener toda la energía útil de la combustible, tendríamos que estar empujando contra el vacío, y luego la eliminación de todo el calor en el gas de escape producido por la reacción, lo que requiere un disipador de calor en el cero absoluto. Esto no es alcanzable.
- Desde una perspectiva cósmica, ¿cuál es la historia de un protón típico?
- Cuando cortamos una hoja de papel (o cualquier otro material), ¿por qué no puede volver a unirse para formar una sola hoja de papel nuevamente?
- ¿Cómo son los orbitales moleculares del grupo C = O de glucosa?
- ¿Por qué el protector solar deja de funcionar después de cierto tiempo? ¿Qué les sucede físicamente a los químicos en la loción en ese momento?
- ¿Qué le da a Silly Putty sus propiedades físicas?
En realidad, el ciclo Otto implementado en un motor de gasolina es en realidad mucho menos eficiente de lo que podría ser de otro modo si estuviéramos estirando para obtener la máxima eficiencia. Si lo fuéramos, usaríamos una relación de combustible estequiométrico con oxígeno puro (para minimizar el calor desperdiciado al calentar y expandir los componentes no reactivos del aire y el exceso de oxígeno), precalentaríamos el gas de entrada con el gas de escape, y además extraer trabajo útil a partir de la corriente de gas. Podríamos también añadir un cilindro secundario que realiza un segundo ciclo de Otto a temperatura inferior (llamado un motor de seis tiempos) a la recuperación todavía más energía en un proceso similar a la generación de vapor de recuperación de calor utilizado en plantas de energía.
En términos prácticos, aunque ninguna de estas cosas realmente podría trabajar en un motor de automóvil para una variedad de razones. Y esto ni siquiera las cosas más lejanas podrían ir es. El motor térmico más eficiente se llama un sistema de Carnot, pero el ciclo Otto ofrece un rendimiento superior mientras que ser mecánicamente más simple, por lo que usamos.
eficiencia teórica de un ciclo Otto se rige por la expresión
[matemáticas] \ eta = 1- \ frac {1} {r ^ {\ gamma-1}} [/ matemáticas]
donde [matemáticas] \ eta [/ math] es la eficiencia, [matemáticas] r [/ math] es la relación de compresión (es decir, la relación del volumen del cilindro con el pistón completamente extendido en comparación con el volumen con el pistón completamente deprimido) y [matemáticas] \ gamma [/ math] es el factor de expansión isoentrópica, una cantidad que define la forma en un gas ideal cambia de volumen cuando se someten a una expansión isoentrópica o compresión.
Sin embargo, cuando tratamos con un gas real, un motor real y un combustible real, nunca calculamos estas cosas por medios teóricos. Nosotros simplemente medir la energía potencial química en energía en comparación a cabo el trabajo, y calculamos la proporción de la segunda a la primera.
