O que é eficiência térmica

A eficiência térmica é uma medida da energia de saída dividida pela energia de entrada em um sistema. Deve ser entre 0% e 100%. A eficiência térmica de 100% significa que toda a energia colocada em um sistema vem de fora, embora de uma forma diferente. Motores de calor e refrigeradores, ambos têm eficiência térmica associada, embora eles estejam tentando alcançar objetivos opostos.

Em um motor a gasolina, a energia de entrada é armazenada nas ligações químicas de um combustível de hidrocarbonetos. A molécula de hidrocarboneto consiste inteiramente de hidrogênio e carbono. Quando estas moléculas são combinadas com o oxigênio, que podem reagir quimicamente e formar o monóxido de carbono e água, em essência, a molécula de hidrocarboneto é dividida e combinada com átomos de oxigênio. A parte desta reação que é útil para um motor, porém, é o calor que é liberado. O calor libertado pela combustão da gasolina é a energia de entrada relevante na eficiência térmica.A energia de saída para o cálculo da eficiência térmica de um motor não é o calor, mas mecânica de trabalho. Na física, o trabalho mede a quantidade de energia transferida por uma força que age sobre uma distância. No caso de um condicionador de ar, a relação calor-trabalho é invertida. O resultado desejado nesta situação é remover o calor de um sistema e despejá-lo no ambiente exterior. A entrada disponível, portanto, é um trabalho mecânico, que muitas vezes é fornecido por um compressor eletricamente alimentado. O cálculo da eficiência térmica, no entanto, ainda requer dividir a energia de saída pela energia de entrada. A diferença de um motor a gasolina, é claro, é que a saída é o calor e a entrada é trabalho.

Um motor típico de automóvel tem uma eficiência térmica inferior a 35%. Este número parece baixo por dois motivos importantes. Primeiro de tudo, há um limite teórico superior sobre a eficiência térmica de qualquer máquina térmica que tem a ver com a temperatura do sistema em relação à temperatura ambiente. Quanto maior a diferença de temperatura, maior a eficiência térmica máxima que um motor pode alcançar. Isso é chamado de eficiência de Carnot.

Os motores de carros em segunda razão têm uma eficiência baixa, aparentemente, é que os motores não podem ser feitos para se comportar de forma ideal. O atrito entre as peças móveis constantemente tende a desacelerar o motor. Algum calor que escapa da câmara de combustão torna-se inútil para o motor. O combustível nem sempre queima na temperatura máxima atingida, reduzindo a quantidade de calor liberado. Por estas razões, a eficiência térmica em dispositivos do mundo real tende a ser muito abaixo de 100%.