Varmekraftmaskiner og Carnot-virkningsgrad
Varmekraftmaskiner og Carnot-grænsen
En varmekraftmaskine optager varme fra en varm kilde, omdanner en del af den til nyttigt arbejde og afgiver resten som spildvarme til et koldere sted. Ingen maskine — uanset hvor godt bygget — kan omdanne al den varme til arbejde; noget skal altid kasseres. Den bedst mulige virkningsgrad, en maskine nogensinde kunne nå, afhænger kun af, hvor varmt og hvor koldt dens to reservoirer er.
η = 1 − T_c / T_h
- η — virkningsgrad (—): den brøkdel af varmeenergien, som maskinen omdanner til nyttigt arbejde
- T_c — det kolde reservoirs temperatur (K): temperaturen på det kolde sted, hvor spildvarmen afgives
- T_h — det varme reservoirs temperatur (K): temperaturen på den varme kilde, der forsyner maskinen med varme
Et kraftværks varme reservoir, damp, er på 400 kelvin, og dets kolde reservoir, flodvand, er på 300 kelvin. Hvad er den bedst mulige virkningsgrad for en maskine, der arbejder mellem dem?
- T_h = 400 K
- T_c = 300 K
- η = 1 − T_c / T_h
- η = 1 − 300 K / 400 K
η = 0.25 = 25%