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    Eficiência (física): definição, fórmula e exemplos

    Eficiência é uma maneira de descrever a quantidade de saída útil em um processo ou máquina que pode gerar como uma porcentagem da entrada necessária para fazê-lo funcionar. Em outras palavras, ele compara quanta energia é usada para fazer o trabalho versus quanto é perdida ou desperdiçada no meio ambiente. Quanto mais eficiente a máquina, menos energia é desperdiçada.

    Por exemplo, se um motor térmico é capaz de transformar 75% do combustível que recebe em movimento, enquanto 25% é perdido como calor no processo, seria 75% eficiente. Dos 100% originais do combustível, 75% foram produzidos como trabalho útil.
    Motores de calor

    Na física, o termo motores de calor
    pode se referir a vários tipos de máquinas ou processos. Formalmente, um mecanismo térmico é qualquer sistema termodinâmico que converte energia térmica em energia mecânica ou movimento.

    A receita básica de um mecanismo térmico inclui o seguinte:

  • Um banho de calor, ou algum tipo de fonte de calor de alta temperatura
  • Um reservatório frio de baixa temperatura no qual o calor é liberado

  • O próprio motor, que absorve o calor do reservatório quente para para criar alguma forma de expansão do sistema que funcione no meio ambiente (como ligar um motor) e libere energia térmica no reservatório frio à medida que ele retorna ao seu estado inicial.


    Para por exemplo, em um carro, o combustível queimado é a fonte de calor, o ambiente ao redor do carro é o reservatório frio e o motor de combustão é o que faz o trabalho de transformar o calor em exaustão, pois move os pistões e gira o eixo de manivela, permitindo que o carro dirigir.
    Eficiência energética de um motor térmico

    A eficiência de um motor térmico é a razão entre o uso Trabalho feito pelo sistema (também chamado de energia útil ou energia de saída do sistema) sobre a energia térmica adicionada ao sistema (energia de entrada).

    É uma medida de quão bom é o motor térmico na transformação de energia térmica em trabalho mecânico.

    Matematicamente:

    Onde W
    é realizado, Q
    é adicionado calor e ambos são fornecidos no Unidade SI para energia: joules.

    Como a eficiência é uma razão, ela é sempre expressa como uma porcentagem ou como um valor entre 0 (sem eficiência) e 1 (eficiência total - toda a energia de entrada convertida em saída útil) . A eficiência nunca pode ser superior a 1, ou 100%, porque infringiria a lei de conservação de energia se a quantidade de energia produzida fosse superior à energia aplicada! Isso implicaria que a energia estava sendo criada do nada, uma impossibilidade neste universo.
    Eficiência de Carnot

    Um ciclo de Carnot é um ciclo termodinâmico da máxima eficiência possível. Como nenhum processo na natureza é perfeitamente reversível - alguma energia é sempre perdida como calor graças à segunda lei da termodinâmica - um ciclo de Carnot descreve um mecanismo térmico ideal. Em outras palavras, ninguém poderia realmente construir um.

    O valor de um ciclo de Carnot está em definir os limites superiores para a eficiência de qualquer mecanismo real. É expressa em termos de T h
    e T c
    , as temperaturas dos reservatórios de energia quente e fria, respectivamente, ambos na unidade SI de Kelvins.


    Dicas

  • \\ textnormal {Eficiência de Carnot} \u003d \\ frac {T_h - T_c} {T_h}


    Também pode ser expresso em termos de Q h
    e Q c
    , o calor adicionado e o calor emitido, respectivamente, ambos em joules.

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