O que é eficiência térmica?
A eficiência térmica é uma medida da energia de saída dividida pela energia de entrada em um sistema. Deve estar entre 0% e 100%. Uma eficiência térmica de 100% significaria que toda energia colocada em um sistema sai, embora de uma forma diferente. Os motores térmicos e as geladeiras têm eficiências térmicas associadas, embora estejam tentando alcançar objetivos opostos. As eficiências térmicas do mundo real geralmente caem significativamente abaixo de 100% devido a uma variedade de razões.
Em um motor a gasolina, a energia de entrada é armazenada nas ligações químicas de um combustível de hidrocarboneto. Uma molécula de hidrocarboneto consiste inteiramente de hidrogênio e carbono. Quando essas moléculas são combinadas com oxigênio, elas podem reagir quimicamente e formar monóxido de carbono e água; Em essência, a molécula de hidrocarboneto é dividida e combinada com átomos de oxigênio. A parte dessa reação que é útil para um mecanismo, no entanto, é o calor que é liberado. O calor liberado da combustão da gasolina é a energia de entrada relevante emEficiência térmica.
A energia de saída no cálculo da eficiência térmica de um motor não é calor, mas o trabalho mecânico. Na física, o trabalho é a quantidade de energia transferida por uma força que atua por uma distância. Empurrar uma caixa sobre o tapete, uma certa distância requer uma quantidade finita de trabalho; Isso é igual ao produto da distância movido e a força média exercida. Da mesma forma, um motor a gasolina funciona quando move as rodas de um carro.
No caso de uma geladeira ou ar condicionado, a relação de trabalho térmico é revertida. O resultado desejado nessa situação é remover o calor de um sistema e despejá -lo no ambiente externo. A entrada disponível, portanto, é um trabalho mecânico, que geralmente é fornecido por um compressor de energia eletricamente. O cálculo da eficiência térmica, no entanto, ainda requer a divisão da energia de saída pela energia de entrada. O diferenteCE de um motor a gasolina, é claro, é que a saída é calor e a entrada é o trabalho.
Um motor de automóvel típico tem uma eficiência térmica inferior a 35%. Esse número parece baixo por dois motivos importantes. Primeiro de tudo, há um limite superior teórico na eficiência térmica de qualquer motor térmico que tenha a ver com a temperatura do sistema versus a temperatura do ambiente. Quanto maior a diferença de temperatura, maior a eficiência térmica máxima, um motor ideal e sem atrito pode atingir. Isso é chamado de eficiência do Carnot.
A segunda razão pela qual os motores de carros têm uma eficiência aparentemente baixa é que os motores não podem ser feitos para se comportar de maneira ideal. O atrito entre as partes móveis constantemente tende a desacelerar o motor. Alguns escapam do calor da câmara de combustão e se tornam inúteis para o motor. O combustível nem sempre queima na temperatura mais alta atingida, reduzindo a quantidade de calor liberado. Por esses motivos, a eficiência térmica em reaOs dispositivos L-World tendem a ficar muito abaixo de 100%.