Les pompes à chaleur sont utilisées pour les applications de refroidissement et les moteurs thermiques sont utilisés pour produire du travail. Voyons si une pompe à chaleur est un moteur thermique ou non.
La pompe à chaleur ne peut pas être qualifiée de moteur thermique car elles sont toutes deux différentes. L'un extrait la chaleur d'un réservoir à basse température et l'autre extrait la chaleur d'un réservoir à température plus élevée. Les deux sont utilisés pour différentes applications.
Un moteur thermique est considéré comme un appareil produisant du travail alors qu'une pompe à chaleur utilise du travail pour effectuer le processus de transfert de chaleur. Discutons en détail de leur fonctionnement, de leurs équations et de leurs différences dans cet article.
Pompe à chaleur vs moteur thermique
Le moteur thermique est complètement différent de la pompe à chaleur. Discutons des différences entre un moteur thermique et une pompe à chaleur.
| Paramètre | Pompe à chaleur | Moteur thermique |
|---|---|---|
| Sens du flux de chaleur | La chaleur circule du réservoir à basse température vers le réservoir à haute température. Cela peut être lié à une pompe à eau dans laquelle l'eau passe d'une tête basse à une tête haute. | La chaleur circule du réservoir à haute température vers le réservoir à basse température. |
| Working : un espace de travail commun | Le moteur thermique fonctionne en convertissant l'énergie thermique en énergie mécanique. La chaleur est ajoutée dans le moteur thermique à partir d'un réservoir chaud. La chaleur non utilisée est transférée dans un réservoir froid appelé puits. Ce travail mécanique est obtenu généralement sous la forme du travail de l'arbre d'une turbine qui génère de l'électricité. | Les pompes à chaleur fonctionnent en combinant le travail extérieur avec la chaleur prélevée dans un réservoir froid et sont transférées vers un réservoir à température plus élevée. |
| Applications | Les pompes à chaleur sont utilisées dans les cycles de réfrigération. | Les moteurs thermiques sont utilisés pour produire de l'électricité |
| Mesure des performances | La mesure de l'efficacité est généralement mesurée par un terme appelé coefficient de performance. L'équation est donnée par Q2/ (Q1-Q2). | La mesure de l'efficacité se fait en mesurant le travail produit par unité de chaleur ajoutée. L'efficacité est donnée par η = W/Q1 où,η est le rendement thermique du moteur thermique. |
| Signe du travail effectué | Le travail effectué est considéré comme négatif car le travail est utilisé dans ce cas. | Le travail effectué est positif car le travail est produit dans ce cas. |
| Équation de transfert de chaleur | Q2+ W = Q1. Où Q2 est la chaleur absorbée du réservoir froid, W est le travail externe et Q1 est la chaleur totale transférée au réservoir chaud. | Q1 – W = Q2. Q1 est la chaleur absorbée par le réservoir chaud, W est le travail produit par le moteur thermique, Q2 est la chaleur rejetée vers le dissipateur ou le réservoir de froid. |
| Composants utilisés | Le compresseur est le composant principal d'une pompe à chaleur | Un agencement piston-cylindre est couramment utilisé dans les moteurs thermiques. |
| Loi de la thermodynamique appliquée | La deuxième loi de la thermodynamique est appliquée dans une pompe à chaleur | La première et la deuxième loi de la thermodynamique sont appliquées dans un moteur thermique. |
Peut-on utiliser une pompe à chaleur pour produire du travail ?
Les pompes à chaleur sont analogues aux pompes à eau. Discutons si nous pouvons utiliser la pompe à chaleur pour produire du travail.
Les pompes à chaleur ne peuvent pas être utilisées pour produire du travail car les pompes à chaleur sont utilisées pour transférer la chaleur dans une direction opposée au flux naturel, cela nécessite un travail externe car la chaleur ne peut pas aller dans la direction opposée par elle-même.
Crédits images : Gonfer at Wikipedia anglais, Moteur thermique, CC BY-SA 3.0
Pourquoi un moteur thermique doit-il rejeter de la chaleur ?
Le moteur thermique est un appareil utilisé pour produire du travail. Voyons pourquoi un moteur thermique doit rejeter de la chaleur.
Le moteur thermique doit rejeter la chaleur car la deuxième loi de la thermodynamique stipule qu'aucun moteur ne peut fonctionner avec un seul réservoir ou qu'il ne peut pas être efficace à 100%. Il a besoin d'une source et d'un puits. La chaleur est absorbée par la source et rejetée vers le dissipateur.
A quelle température une pompe à chaleur n'est-elle pas efficace ?
Les pompes à chaleur sont des moteurs thermiques inversés. Discutons de la plage de température à laquelle les pompes à chaleur ne sont pas efficaces.
Les pompes à chaleur ne fonctionneront pas si la différence de température ou le gradient de température entre les deux réservoirs est très important.
Conclusion
Dans cet article, nous avons parlé du moteur thermique et de la pompe à chaleur. Nous avons dissipé l'idée fausse selon laquelle ils sont identiques. Ils sont complètement opposés l'un à l'autre. L'un produit du travail et l'autre utilise du travail pour fonctionner.
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Salut… Je m'appelle Abhishek Khambhata, j'ai poursuivi des études de B. Tech en génie mécanique. Au cours de mes quatre années d'ingénierie, j'ai conçu et piloté des véhicules aériens sans pilote. Mon point fort est la mécanique des fluides et le génie thermique. Mon projet de quatrième année était basé sur l'amélioration des performances des véhicules aériens sans pilote grâce à la technologie solaire. J'aimerais entrer en contact avec des personnes partageant les mêmes idées.
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