La pompa di calore è un motore termico? Conosci i fatti

Le pompe di calore sono utilizzate per le applicazioni di raffreddamento e i motori termici sono utilizzati per la produzione di lavoro. Vediamo se una pompa di calore è un motore di calore o meno.

La pompa di calore non può essere definita un motore di calore in quanto entrambi sono diversi. Uno estrae calore da un serbatoio a bassa temperatura e l'altro estrae calore da un serbatoio a temperatura più alta. Entrambi sono usati per diverse applicazioni.

Un motore termico è considerato un dispositivo che produce lavoro mentre una pompa di calore utilizza il lavoro per eseguire il processo di trasferimento del calore. Discutiamo in dettaglio del loro lavoro, delle equazioni e delle differenze in questo articolo.

Pompa di calore vs motore termico

Il motore termico è completamente diverso dalla pompa di calore. Discutiamo delle differenze tra un motore termico e una pompa di calore.

ParametroPompa di caloreMotore termico
Direzione del flusso di caloreIl calore scorre dal serbatoio a bassa temperatura al serbatoio ad alta temperatura. Questo può essere correlato a una pompa dell'acqua in cui l'acqua passa da una prevalenza bassa a una alta. Il calore scorre dal serbatoio a temperatura più alta al serbatoio a bassa temperatura.
lavoroIl motore termico funziona convertendo l'energia termica in energia meccanica. Il calore viene aggiunto nel motore termico da un serbatoio caldo. Il calore non utilizzato viene trasferito in un serbatoio freddo chiamato pozzo. Questo lavoro meccanico si ottiene generalmente sotto forma di albero di una turbina che genera elettricità.Le pompe di calore funzionano combinando il lavoro esterno con il calore prelevato dal serbatoio freddo e viene trasferito in un serbatoio a temperatura più elevata.
ApplicazioniLe pompe di calore sono utilizzate nei cicli di refrigerazione.I motori termici vengono utilizzati per generare elettricità
Misurazione delle prestazioniLa misura dell'efficienza è generalmente misurata da un termine chiamato coefficiente di prestazione. L'equazione è data da Q2/ (Q1-Q2).La misura dell'efficienza viene effettuata misurando il lavoro prodotto per unità di calore aggiunto. L'efficienza è data da η = W/Q1 dove,η è l'efficienza termica del motore termico.
Segno di lavoro svoltoIl lavoro svolto è considerato negativo in quanto il lavoro viene utilizzato in questo caso.Il lavoro svolto è positivo in quanto il lavoro viene prodotto in questo caso.
Equazione del trasferimento di caloreQ2+ W = D1. Dove Q2 è il calore assorbito dal serbatoio freddo, W è il lavoro esterno e Q1 è il calore totale trasferito al serbatoio caldo. Q1 – W = Q2. Q1 è il calore assorbito dal serbatoio caldo, W è il lavoro prodotto dalla macchina termica, Q2 è il calore respinto al lavandino o al serbatoio freddo.
Componenti utilizzatiIl compressore è il componente principale di una pompa di caloreUna disposizione del cilindro a pistone è comunemente usata nei motori termici.
Legge della termodinamica applicataLa seconda legge della termodinamica è applicata in una pompa di caloreSia il primo che il secondo principio della termodinamica sono applicati in un motore termico.
Confronto tra motore termico e pompa di calore

Possiamo usare la pompa di calore per produrre lavoro?

Le pompe di calore sono analoghe alle pompe dell'acqua. Discutiamo se possiamo usare la pompa di calore per produrre lavoro.

Le pompe di calore non possono essere utilizzate per la produzione di lavoro in quanto le pompe di calore vengono utilizzate per trasferire il calore in direzione opposta al flusso naturale, questo necessita di un intervento esterno in quanto il calore non può andare in direzione opposta da solo.

è la pompa di calore un motore termico
Immagine: motore termico funzionante

Crediti immagine: Gonfer at Wikipedia in ingleseMotore termicoCC BY-SA 3.0

Perché un motore termico deve respingere il calore?

Il motore termico è un dispositivo utilizzato per produrre lavoro. Discutiamo perché un motore termico ha bisogno di respingere il calore.

Il motore termico deve respingere il calore perché la seconda legge della termodinamica afferma che nessun motore può funzionare con un solo serbatoio o non può essere efficiente al 100%. Ha bisogno di una sorgente e di un pozzo. Il calore viene assorbito dalla fonte e respinto nel lavandino.

A che temperatura non è efficace una pompa di calore?

Le pompe di calore sono motori a calore inverso. Discutiamo dell'intervallo di temperatura in cui le pompe di calore non sono efficaci.

Le pompe di calore non funzioneranno se la differenza di temperatura o il gradiente di temperatura tra i due serbatoi è molto grande.

Conclusione

In questo articolo abbiamo parlato di motore termico e pompa di calore. Abbiamo cancellato l'idea sbagliata che siano uguali. Sono completamente opposti l'uno all'altro. Uno produce lavoro e l'altro utilizza il lavoro per funzionare.

Per saperne di più, leggi  È Pompa Di Calore A Gas O Elettrica?

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