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El rendimiento de una máquina térmica es el resultado al dividir el trabajo mecánico realizado y la energía tomada del foco caliente. El rendimiento de una máquina se puede calcular a partir de los calores o de las temperaturas:
- Q1 = Calor recibido desde el foco caliente a temperatura T1
- Q2 = Calor recibido desde el foco frío a temperatura T2

- FÓRMULA A PARTIR DEL CALOR: R = W/Q1 = (Q1 - Q2)/Q1
- FÓRMULA A PARTIR DE LA TEMPERATURA: R = (T1 - T2)/T1

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Estas máquinas aprovechan la fuerza expansiva de los gases a partir de una reacción química dentro de la propia máquina para transformarla en trabajo. Dependiendo del combustible utilizado, hay dos tipos de motores:
- Motores Otto: el combustible es gasolina y la combustión se produce por una chispa.
- Motores diésel: el combustible es gasóleo y la combustión es producida por una compresión.
Pasos:
1. Los gases de la reacción mueven un pistón.
2. A través de la biela gira el cigüeñal que provoca un movimiento mecánico.
3. El pistón empuja a los gases que van después a la atmósfera por el tubo de escape.

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Estas máquinas aprovechan la fuerza expansiva del vapor del agua generado en un foco emisor situado en el exterior de la propia máquina para realizar trabajo. Pasos:
1. Se calienta agua para producir ebullición y, por tanto, vapor de agua.
2. El vapor empuja un pistón el cual produce movimiento mecánico (W) por el movimiento del sistema biela-manivela en el interior de la máquina.
3. El vapor más frío se condensa en el condensador.
4. El vapor condensado se empuja por  una bomba a la caldera y se reinicia el ciclo.
Las calderas y máquinas de vapor son ejemplos de estas máquinas.

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La máquina cede una cantidad de energía en forma de calor (Q2) a un foco con temperatura fría (T2).

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La máquina térmica convierte parte del calor (Q1) en trabajo mecánico (W1) que realiza la máquina.
El balance energético es:
W = Q1 - Q2

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La máquina térmica toma una cantidad de calor (Q1) de una fuente a temperatura caliente (T1).

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Las máquinas térmicas son dispositivos mecánicos que aprovechan una fuente de calor para realizar un trabajo mecánico.