A eficiência de um motor térmico é limitada pelo ciclo Carnot, que representa a eficiência máxima teórica alcançável em condições ideais. No entanto, os motores térmicos do mundo real sempre ficam aquém desse ideal devido a vários fatores:

1. Processos irreversíveis:

* atrito: O atrito entre as partes móveis do motor gera calor, que é desperdiçado energia e reduz a eficiência.
* Transferência de calor: A transferência de calor através dos componentes do motor (por exemplo, paredes da câmara de combustão) não é perfeita, levando à perda de calor e eficiência reduzida.
* Fluxo de fluido: O fluxo de fluidos de trabalho (como ar ou água) através do motor não é perfeitamente liso, resultando em perdas de energia devido à turbulência e quedas de pressão.

2. Fluidos de trabalho não ideais:

* gases reais: Os gases reais se desviam do comportamento ideal do gás, especialmente em altas pressões e temperaturas, levando a desvios da eficiência teórica.
* Combustão incompleta: A queima incompleta do combustível resulta em hidrocarbonetos não queimados, que levam energia sem contribuir para a produção de trabalho do motor.

3. Operação de tempo finito:

* Limites de velocidade: Os motores reais não podem operar infinitamente rápido, levando ao tempo finito para transferência e expansão de calor, reduzindo a eficiência.
* Estados não equilíbrios: Os componentes do motor nem sempre estão em equilíbrio termodinâmico, levando a desvios dos cálculos de eficiência teórica.

4. Perdas de calor para o ambiente:

* Condução: Perda de calor através da condução das peças quentes do motor para o ambiente mais frio.
* convecção: Perda de calor através da convecção das peças quentes para o ar circundante.
* Radiação: Perda de calor através da radiação das partes quentes para o ambiente.

5. Imperfeições de projeto e construção:

* vazamentos: Vazamentos nos selos e componentes do motor podem causar perda de fluido de trabalho e reduzir a eficiência.
* Isolamento de calor ruim: O isolamento ineficiente do motor pode levar ao aumento da perda de calor para o ambiente.
* Desalinhamento: Os desalinhamentos mecânicos no motor podem causar maior atrito e reduzir a eficiência.

6. Condições operacionais:

* Variação de carga: Os motores que operam com cargas parciais geralmente têm menor eficiência do que quando operam em carga total.
* temperatura ambiente: Alterações na temperatura ambiente podem afetar a eficiência do motor, principalmente nos casos em que a perda de calor para o ambiente é significativa.

7. Tipos específicos do motor:

* Motores de combustão interna: Esses motores sofrem de combustão incompleta, perda de calor no sistema de resfriamento e atrito no sistema de cilindros de pistão.
* motores a vapor: Os motores a vapor têm perdas devido à condensação e vazamento de vapor, bem como a perda de calor para o ambiente.

Compreender esses fatores é crucial para projetar e otimizar os motores térmicos para maximizar sua eficiência e minimizar o desperdício de energia.