Motoare termice și randamentul Carnot
Motoare termice și limita Carnot
Un motor termic ia căldură de la o sursă fierbinte, transformă o parte în lucru mecanic util și aruncă restul ca tensiune termică reziduală într-un loc mai rece. Niciun motor — oricât de bine construit — nu poate converti toată căldura aceea în lucru mecanic; o parte trebuie mereu aruncată. Cel mai bun randament posibil pe care l-ar putea atinge vreodată un motor depinde doar de cât de fierbinte și cât de rece sunt cele două rezervoare ale lui.
η = 1 − T_c / T_h
- η — randamentul (—): fracțiunea din energia termică pe care motorul o convertește în lucru mecanic util
- T_c — temperatura rezervorului rece (K): temperatura locului rece unde este aruncată căldura reziduală
- T_h — temperatura rezervorului cald (K): temperatura sursei fierbinți care furnizează căldură motorului
Rezervorul cald al unei centrale, aburul, este la 400 kelvin, iar rezervorul rece, apa râului, la 300 kelvin. Care este cel mai bun randament posibil pentru un motor care lucrează între ele?
- T_h = 400 K
- T_c = 300 K
- η = 1 − T_c / T_h
- η = 1 − 300 K / 400 K
η = 0.25 = 25%