As bombas de calor são usadas para aplicações de resfriamento e os motores térmicos são usados para produzir trabalho. Vejamos se uma bomba de calor é uma máquina de calor ou não.
A bomba de calor não pode ser chamada de máquina térmica, pois ambas são diferentes. Um extrai calor de um reservatório de baixa temperatura e outro extrai calor de um reservatório de temperatura mais alta. Ambos são usados para diferentes aplicações.
Uma máquina térmica é considerada um dispositivo produtor de trabalho, enquanto uma bomba de calor usa trabalho para realizar o processo de transferência de calor. Vamos discutir seu funcionamento, equações e diferenças em detalhes neste artigo.
Bomba de calor vs motor de calor
O motor térmico é completamente diferente da bomba de calor. Vamos discutir sobre as diferenças entre uma máquina de calor e uma bomba de calor.
| Parâmetro | Bomba de calor | Motor térmico |
|---|---|---|
| Direção do fluxo de calor | O calor flui do reservatório de baixa temperatura para o reservatório de alta temperatura. Isso pode estar relacionado a uma bomba d'água na qual a água vai da cabeça baixa para a cabeça alta. | O calor flui do reservatório de temperatura mais alta para o reservatório de temperatura mais baixa. |
| Trabalho | O motor térmico funciona convertendo energia térmica em energia mecânica. O calor é adicionado na máquina térmica a partir de um reservatório quente. O calor não utilizado é transferido para um reservatório frio chamado sumidouro. Este trabalho mecânico é obtido geralmente na forma de trabalho no eixo de uma turbina que gera eletricidade. | As bombas de calor funcionam combinando o trabalho externo com o calor retirado do reservatório frio e é transferido para um reservatório com temperatura mais elevada. |
| Aplicações | As bombas de calor são usadas em ciclos de refrigeração. | Motores térmicos são usados para gerar eletricidade |
| Medição de desempenho | A medida de eficiência é geralmente medida por um termo chamado coeficiente de desempenho. A equação é dada por Q2/ (Q1-Q2). | A medida de eficiência é feita medindo o trabalho produzido por unidade de calor adicionada. A eficiência é dada por η = W/Q1 onde,η é a eficiência térmica da máquina térmica. |
| Sinal de trabalho feito | O trabalho realizado é considerado negativo, pois o trabalho é utilizado neste caso. | O trabalho realizado é positivo, pois o trabalho é produzido neste caso. |
| Equação de transferência de calor | Q2+ C = Q1. Onde Q2 é o calor absorvido do reservatório frio, W é o trabalho externo e Q1 é o calor total transferido para o reservatório quente. | Q1 – W = Q2. P1 é o calor absorvido do reservatório quente, W é o trabalho produzido pela máquina térmica, Q2 é o calor rejeitado para a pia ou reservatório frio. |
| Componentes usados | O compressor é o principal componente de uma bomba de calor | Um arranjo de cilindro de pistão é comumente usado em motores térmicos. |
| Lei da termodinâmica aplicada | A segunda lei da termodinâmica é aplicada em uma bomba de calor | Tanto a primeira quanto a segunda lei da termodinâmica são aplicadas em uma máquina térmica. |
Podemos usar bomba de calor para produzir trabalho?
As bombas de calor são análogas às bombas de água. Vamos discutir se podemos usar a bomba de calor para produzir trabalho.
As bombas de calor não podem ser usadas para produzir trabalho, pois as bombas de calor são usadas para transferir o calor na direção oposta ao fluxo natural, isso precisa de trabalho externo, pois o calor não pode ir na direção oposta por si só.
Créditos da imagem: gonfer at Wikipédia em inglês, Motor térmico, CC BY-SA 3.0
Por que uma máquina térmica precisa rejeitar calor?
Máquina térmica é um dispositivo usado para produzir trabalho. Vamos discutir por que uma máquina térmica precisa rejeitar calor.
A máquina térmica precisa rejeitar calor porque a segunda lei da termodinâmica afirma que nenhuma máquina pode funcionar com apenas um reservatório ou não pode ser 100% eficiente. Ele precisa de uma fonte e um sumidouro. O calor é absorvido da fonte e rejeitado na pia.
Em que temperatura uma bomba de calor não é eficaz?
As bombas de calor são motores térmicos reversos. Vamos discutir sobre a faixa de temperatura na qual as bombas de calor não são eficazes.
As bombas de calor não funcionarão se a diferença de temperatura ou gradiente de temperatura entre ambos os reservatórios for muito grande.
Conclusão
Neste artigo discutimos sobre motor de calor e bomba de calor. Eliminamos o equívoco de que eles são os mesmos. Eles são completamente opostos um ao outro. Um produz trabalho e o outro usa trabalho para funcionar.
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