المحركات الحرارية وكفاءة كارنو
المحركات الحرارية وحد كارنو
يأخذ المحرك الحراري الحرارة من مصدر ساخن، ويحول جزءًا منها شغلًا مفيدًا، ويطرح الباقي حرارةً ضائعة في مكان أبرد. لا محرك — مهما بلغ إتقانه — يستطيع تحويل كل تلك الحرارة شغلًا؛ بعضها يُرمى دائمًا. أفضل كفاءة ممكنة على الإطلاق لمحرك تعتمد فقط على حرارة مستودعَيه وبرودتهما.
η = 1 − T_c / T_h
- η — الكفاءة (—): الكسر من الطاقة الحرارية الذي يحوله المحرك شغلًا مفيدًا
- T_c — درجة حرارة المستودع البارد (K): درجة حرارة المكان البارد الذي تُطرح فيه الحرارة الضائعة
- T_h — درجة حرارة المستودع الساخن (K): درجة حرارة المصدر الساخن المزود المحرك بالحرارة
مستودع محطة طاقة الساخن، البخار، عند 400 كلفن، ومستودعها البارد، ماء النهر، عند 300 كلفن. ما أفضل كفاءة ممكنة لمحرك يعمل بينهما؟
- T_h = 400 K
- T_c = 300 K
- η = 1 − T_c / T_h
- η = 1 − 300 K / 400 K
η = 0.25 = 25%