Silniki cieplne i sprawność Carnota
Silniki cieplne i granica Carnota
Silnik cieplny pobiera ciepło z gorącego źródła, zamienia część na użyteczną pracę, a resztę wyrzuca jako ciepło odpadowe do chłodniejszego miejsca. Żaden silnik — jakkolwiek dobrze zbudowany — nie zamieni całego ciepła na pracę; część zawsze musi zostać wyrzucona. Najlepsza możliwa sprawność, jaką silnik kiedykolwiek mógłby osiągnąć, zależy tylko od tego, jak gorące i jak zimne są jego dwa zbiorniki.
η = 1 − T_c / T_h
- η — sprawność (—): ułamek energii cieplnej, który silnik zamienia na użyteczną pracę
- T_c — temperatura zbiornika zimnego (K): temperatura zimnego miejsca, dokąd trafia ciepło odpadowe
- T_h — temperatura zbiornika gorącego (K): temperatura gorącego źródła dostarczającego ciepło silnikowi
Gorący zbiornik elektrowni, para, ma 400 kelwinów, a zimny, woda rzeczna, 300 kelwinów. Jaka jest najlepsza możliwa sprawność silnika pracującego między nimi?
- T_h = 400 K
- T_c = 300 K
- η = 1 − T_c / T_h
- η = 1 − 300 K / 400 K
η = 0.25 = 25%