Sadi Carnot y la eficiencia energética

Se considera como fundador de la termodinámica al Ingeniero francés Sadi Carnot (1796-1832), debido a que introduce el concepto de reversibilidad en el análisis de máquinas térmicas. Una máquina térmica es un dispositivo mecánico que transforma el calor en trabajo mecánico aprovechable (por ejemplo, un motor accionado por vapor de agua).

En 1824 (a la edad de 28 años) publica una memoria titulada: "Reflexiones sobre la potencia motriz del calor y sobre las máquinas apropiadas para desarrollar esta potencia".

"A menudo se ha planteado la cuestión sobre si la potencia motriz del calor es limitada o infinita; el que si mejoras posibles a estas máquinas de vapor tienen un límite asignable, un límite que, en la naturaleza de las cosas, no pueda excederse por medio alguno, o si, por lo contrario, estas mejoras pueden extenderse indefinidamente".

Las primeras locomotoras a vapor fueron construidas a principios del siglo XIX

A Carnot se le ocurrió que podría diseñarse una máquina térmica eficiente de tal forma que no existíesen flujos de calor desaprovechables durante su operación. Por lo realiza un modelo ideal de máquina térmica donde sólo existen dos depósitos, una fuente térmica de donde la máquina extraé calor para operar y, una fuente fría, a la cual se le suministra el calor no aprovechable. Desarrolló lo que ahora se conoce como ciclo de Carnot, y mediante éste se demuestra que ni siquiera las máquinas térmicas ideales pueden tener una eficiencia energética de 100%; es decir, no es posible construir un dispositivo mecánico que sea capaz de transformar totalmente el calor en trabajo.

Esta contribución teórica da origen a la segunda ley de la termodinámica, posteriormente fue tomada por Clausius, quien desarrollo los cálculos matemáticos para ésta.