熱機関とカルノー効率
熱機関とカルノーの限界
熱機関は高温の熱源から熱を受け取り、その一部を有用な仕事に変え、残りを低温の場所に廃熱として捨てる。どれほど優れていても、すべての熱を仕事に変えられる機関はなく、必ず何割かは捨てられる。機関が到達しうる最高効率は、2つの熱源がどれだけ高温でどれだけ低温かだけに依存する。
η = 1 − T_c / T_h
- η — 効率 (—): 熱エネルギーのうち機関が有用な仕事に変える割合
- T_c — 低温熱源の温度 (K): 廃熱が捨てられる低温側の温度
- T_h — 高温熱源の温度 (K): 機関に熱を供給する高温側の温度
発電所の高温熱源（蒸気）が 400 K、低温熱源（川の水）が 300 K。この間で働く機関の最高効率は？
- T_h = 400 K
- T_c = 300 K
- η = 1 − T_c / T_h
- η = 1 − 300 K / 400 K
η = 0.25 = 25%