Calculadora de eficiência térmica

A eficiência térmica descreve a fração da energia térmica fornecida que um motor converte em trabalho útil. Esta calculadora usa η = Wout/Qin × 100%, em que η é a eficiência em porcentagem, Wout é o trabalho útil líquido de saída e Qin é o calor absorvido da fonte quente. A energia restante é rejeitada como calor: Qout = Qin - Wout. Calor e trabalho devem usar a mesma unidade, como joules, quilojoules ou quilowatts-hora, pois a eficiência é uma razão adimensional. Um motor térmico opera em ciclos entre ambientes quente e frio. Ele não pode converter todo o calor absorvido em trabalho ao completar um ciclo; parte da energia precisa ser descarregada em um reservatório de menor temperatura. Isso decorre da segunda lei da termodinâmica, não apenas de uma construção imperfeita. Motores reais perdem energia útil adicional por atrito, irreversibilidade da combustão, diferenças finitas de temperatura, bombeamento, escape, resfriamento e equipamentos auxiliares. Por isso, a eficiência medida fica sempre abaixo do limite ideal correspondente. A eficiência térmica pode ser informada com diferentes fronteiras de sistema e bases de poder calorífico do combustível. A eficiência indicada bruta, a eficiência térmica ao freio e a eficiência global de uma usina não incluem necessariamente as mesmas perdas. Os cálculos de combustível podem usar o poder calorífico superior ou inferior, alterando o denominador. Compare sistemas apenas quando o calor fornecido, a saída útil, a condição operacional e a fronteira de medição estiverem definidos de forma consistente. Para um dispositivo que gera eletricidade, integre a potência no mesmo intervalo usado para determinar o aporte térmico do combustível ou compare potências em regime permanente quando o armazenamento for desprezível. O máximo ideal para um motor entre dois reservatórios de temperatura constante é a eficiência de Carnot, 1 - Tc/Th, com ambas as temperaturas absolutas em kelvins. Esta calculadora simples de razão energética não exige temperaturas nem pressupõe desempenho de Carnot. Ela avalia fluxos de energia observados ou especificados. Um resultado acima de 100 por cento indica entradas inconsistentes, unidades incompatíveis, uma fonte de energia omitida ou um problema na fronteira do balanço; por isso, a interface rejeita trabalho maior que o calor fornecido. Use o resultado em aulas de termodinâmica, comparações preliminares de motores e verificações de balanço energético. Uma avaliação detalhada deve incluir incerteza, operação transitória, composição do combustível, cargas auxiliares, recuperação de calor e a definição exata de saída útil. Eficiência não é o mesmo que potência: um motor muito eficiente pode ter baixa potência, enquanto um motor potente pode desperdiçar grande parte da energia recebida.