La eficiencia de Carnot es la eficiencia teórica con la que se puede extraer trabajo útil de una transferencia de calor de frío a calor, o en la otra dirección, cuánto trabajo hay que realizar para transferir calor de frío a calor. El calor normalmente fluye de caliente a frío. Si desea mover el calor hacia el otro lado, debe usar un dispositivo inteligente. Esto se puede lograr mediante una serie adecuada de expansiones y compresiones de un gas o líquido, como se hace en un aire acondicionado o refrigerador. A partir de consideraciones termodinámicas básicas, Carnot demostró que existe una eficiencia máxima para dicho procedimiento, que solo depende de la temperatura del objeto frío [matemáticas] T_C [/ matemáticas] (donde se extrae el calor) y la temperatura de un calor objeto [matemática] T_H [/ matemática] (donde se está volcando ese calor).
Para el caso de la refrigeración, esto generalmente se expresa como el coeficiente de refrigeración de Carnot: [math] \ gamma = \ frac {T_C} {T_H-T_C} [/ math], que es la relación del calor extraído al trabajo requerido . Entonces, como un simple ejemplo de cómo funcionaría esto, digamos que construye un refrigerador donde el interior se enfría a 275 K (2 grados C), y la temperatura ambiente es constante a 295 K (22 grados C). Eso da [math] \ gamma = 13.75 [/ math]. Eso significa que si coloca el agua en el refrigerador, se necesitan al menos 0.07 J de trabajo (energía) para mover 1 J de calor del agua a la habitación. (Además de la energía necesaria para mantener el refrigerador vacío a 275 K). Tenga en cuenta que aquí, en principio, se necesita menos energía para enfriar el agua en 1 grado que para calentarla en la misma cantidad. Es más fácil calentar, porque no necesita una máquina complicada.
En realidad, el coeficiente de refrigeración debe ser menor que el caso ideal. Esto ocurre debido a procesos irreversibles (como la fricción) que ocurren en el refrigerador. Cómo construir un refrigerador eficiente en la práctica sería mejor respondido por un ingeniero.
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Por cierto, podemos evitar el engaño de Matthew Kuzma si también estipulamos que el agua está en equilibrio difusivo con el entorno. Es decir, si la humedad es lo suficientemente alta en el aire circundante, las fases líquida y gaseosa están en equilibrio. (Esto podría lograrse fácilmente automáticamente si el agua está en un recipiente cerrado).
es la cantidad de calor extraído de un depósito frío a temperatura 
es la cantidad de calor entregado a un depósito caliente a temperatura 
es el trabajo disipado del compresor. 