Macchine termiche e rendimento di Carnot
Macchine termiche e limite di Carnot
Una macchina termica prende calore da una sorgente calda, ne converte parte in lavoro utile e scarica il resto come calore di scarto in un luogo più freddo. Nessuna macchina — per quanto ben costruita — può convertire tutto quel calore in lavoro: una parte va sempre buttata. La miglior efficienza possibile dipende solo da quanto sono caldi e freddi i due serbatoi.
η = 1 − T_c / T_h
- η — rendimento (—): la frazione dell'energia termica convertita in lavoro utile
- T_c — temperatura del serbatoio freddo (K): la temperatura del luogo freddo dove finisce lo scarto
- T_h — temperatura del serbatoio caldo (K): la temperatura della sorgente calda che alimenta la macchina
Il serbatoio caldo di una centrale, vapore, sta a 400 kelvin; quello freddo, acqua di fiume, a 300. Qual è la miglior efficienza possibile?
- T_h = 400 K
- T_c = 300 K
- η = 1 − T_c / T_h
- η = 1 − 300 K / 400 K
η = 0.25 = 25%