เครื่องจักรความร้อนกับประสิทธิภาพคาร์โนต์
เครื่องจักรความร้อนกับขีดจำกัดคาร์โนต์
เครื่องจักรความร้อนรับความร้อนจากแหล่งร้อน เปลี่ยนส่วนหนึ่งเป็นงาน แล้วทิ้งที่เหลือเป็นความร้อนเสียในที่เย็นกว่า ไม่มีเครื่องจักรใด — สร้างดีแค่ไหนก็ตาม — เปลี่ยนความร้อนทั้งหมดเป็นงานได้ บางส่วนต้องทิ้งเสมอ ประสิทธิภาพสูงสุดที่เครื่องจักรจะไปถึงได้ขึ้นกับอุณหภูมิของแหล่งกักทั้งสองเท่านั้น
η = 1 − T_c / T_h
- η — ประสิทธิภาพ (—): ส่วนของพลังงานความร้อนที่เครื่องจักรเปลี่ยนเป็นงาน
- T_c — อุณหภูมิแหล่งกักเย็น (K): อุณหภูมิของที่เย็นที่ทิ้งความร้อนเสีย
- T_h — อุณหภูมิแหล่งกักร้อน (K): อุณหภูมิของแหล่งร้อนที่จ่ายความร้อนให้เครื่องจักร
เครื่องผลิตไฟฟ้ามีแหล่งกักร้อนคือไอน้ำที่ 400 เคลวิน และแหล่งกักเย็นคือน้ำแม่น้ำที่ 300 เคลวิน ประสิทธิภาพดีที่สุดของเครื่องจักรที่ทำงานระหว่างสองนี้เป็นเท่าใด
- T_h = 400 K
- T_c = 300 K
- η = 1 − T_c / T_h
- η = 1 − 300 K / 400 K
η = 0.25 = 25%