Segunda ley de la termodinámica

La segunda ley de la termodinámica afirma, por su parte, que el calor no puede pasar de un foco frío a otro caliente sin aportación externa de energía. Esto implica que en todos los procesos en los que se haga circular calor, esté debe pasar de un foco caliente a otro que este más frío que el. Éste es el principio que rige el funcionamiento de todos los tipos de motores que se basan en la obtención de energía a partir de un combustible.

Cuya combustión produce aumento de energía interna y trabajo realizado contra el medio. En este tipo de procesos, cuanta más alta es la temperatura inicial tanto mayor es la cantidad de energía que puede transformarse en trabajo, que a efectos prácticos esta limitada por la temperatura a la que se produce la combustión del gas inyectado en el motor y la de los gases que salen por el tubo de escape.

Sin embargo, las maquinas térmicas deben tener un funcionamiento cíclico para que sea posible emplearlas en la producción continuada de potencia.

Esto se logra en las maquinas de vapor mediante combustible y aire para la combustión que permita obtener de forma continua vapor que se dilata y realiza un trabajo, o como se hace en los motores de explosión, en los que el ciclo esta dividido en cuatro tiempos que se suceden ininterrumpidamente.

Durante los ciclos el gas empleado se somete a cambios de presión, volumen y temperatura en el interior de la maquina térmica. Para el mantenimiento de dicho ciclo es necesario, asimismo, realizar trabajo (por ejemplo, para la extracción de los gases de combustión y para la inyección del combustible, así como para vencer la resistencia de las partes móviles del motor).

Para expresar este hecho se emplea el cociente entre el trabajo que realiza el motor y el calor que consume para ello, que recibe el nombre de rendimiento térmico. Por regla general, dicho rendimiento no alcanza el 40%, siendo excepción las maquinas que llegan al 50%.

Asimismo, no es posible construir un motor cuyo rendimiento sea del 100%, ya que es inevitable que se produzcan pérdidas de energía durante su funcionamiento.

Un tipo ideal de motor térmico es el de ciclo reversible, como por ejemplo el de Carnot, si bien incluso dicho motor tampoco alcanza un rendimiento del 100%, ya que, aunque en el ciclo de Carnot el calor suministrado no incrementa la energía interna del gas, tampoco se convierte en su totalidad en trabajo.