Isı Motorları & Carnot Verimliliği
Isı Motorları & Carnot Sınırı
Bir ısı motoru sıcak bir kaynaktan ısı alır, bir kısmını faydalı işe dönüştürür ve geri kalanını daha soğuk bir yere atık ısı olarak boşaltır. Hiçbir motor — ne kadar iyi tasarlanmış olursa olsun — bu ısının tamamını işe dönüştüremez; her zaman bir kısmı atılmalıdır. Bir motorun ulaşabileceği en iyi verimlilik, yalnızca iki haznesinin ne kadar sıcak ve ne kadar soğuk olduğuna bağlıdır.
η = 1 − T_c / T_h
- η — verimlilik (—): motorun faydalı işe dönüştürdüğü ısı enerjisi oranı
- T_c — soğuk hazne sıcaklığı (K): atık ısının boşaltıldığı soğuk yerin sıcaklığı
- T_h — sıcak hazne sıcaklığı (K): motora ısı sağlayan sıcak kaynağın sıcaklığı
Bir enerji santralinin sıcak haznesi, buhar, 400 kelvinde, soğuk haznesi ise, nehir suyu, 300 kelvinde. Aralarında çalışan bir motorun ulaşabileceği en iyi verimlilik nedir?
- T_h = 400 K
- T_c = 300 K
- η = 1 − T_c / T_h
- η = 1 − 300 K / 400 K
η = 0.25 = 25%