Värmemotorer & Carnot-verkningsgrad
Värmemotorer & Carnot-gränsen
En värmemotor tar emot värme från en varm källa, omvandlar en del av den till nyttigt arbete och dumpar resten som spillvärme på en svalare plats. Ingen motor — oavsett hur välbyggd — kan omvandla all den värmen till arbete; en del måste alltid kastas bort. Den bästa verkningsgrad en motor någonsin skulle kunna nå beror bara på hur varma och hur kalla dess två reservoarer är.
η = 1 − T_c / T_h
- η — verkningsgrad (—): den andel av värmeenergin som motorn omvandlar till nyttigt arbete
- T_c — kalla reservoarens temperatur (K): temperaturen på det kalla stället där spillvärmen dumpas
- T_h — varma reservoarens temperatur (K): temperaturen på den varma källa som förser motorn med värme
Ett kraftverks varma reservoar, ånga, håller 400 kelvin, och dess kalla reservoar, flodvatten, håller 300 kelvin. Vad är den bästa möjliga verkningsgraden för en motor som arbetar mellan 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%