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Una bomba de calor, es una máquina que permite transferir o bombear calor de un medio frío que, por lo tanto, se enfría aún más, hacia un medio más caliente, es decir a mayor temperatura y que, por tanto, se calienta aún más. Para lograr, esta acción es necesario un aporte de energía dado que, por la segunda ley de la termodinámica, de manera espontánea el calor se dirige de un foco más caliente a otro menos caliente, hasta que se igualan sus temperaturas.
 Existen, varios efectos físicos utilizados para crear bombas térmicas. Los más comunes son la compresión de gas, el cambio de fase gas/líquido y el efecto termo-peltier.
Los frigoríficos son los dispositivos domésticos más comunes que hacen uso de la bomba térmica. Se pueden, encontrar frigoríficos que hacen uso de los tres tipos de bomba térmica. Hay también, sistemas de calefacción que se sirven de las bombas térmicas. Las bombas térmicas, de compresión de gas que utilizan el ciclo Stirling se usan habitualmente para licuar el aire y producir nitrógeno, oxígeno, argón y otros gases líquidos con propósitos industriales.
Una máquina de Carnot, por ejemplo, es una máquina de vapor que realiza un trabajo a partir del calor proporcionado por una fuente de energía. La segunda ley de la termodinámica explica porqué ello es bastante difícil, con importantes restricciones en la eficiencia de dichos procesos. Sólo una parte del calor disponible del combustible que se quema puede ser transformado en trabajo útil; el resto debe ser depositado en una reserva fría. Cuando actúa como bomba de calor, el producto que se desea obtener es, lógicamente, calor. No existe restricción para transformar el trabajo de la energía eléctrica en calor. Esto significa que en un calentador eléctrico de 100 vatios producirá 100 julios de calor por segundo.
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