Động Cơ Nhiệt & Hiệu Suất Carnot
Động Cơ Nhiệt & Giới Hạn Carnot
Một động cơ nhiệt nhận nhiệt từ một nguồn nóng, biến một phần thành công có ích, và thải phần còn lại như nhiệt thải vào một nơi mát hơn. Không có động cơ nào — dù được chế tạo tốt đến đâu — có thể chuyển đổi toàn bộ nhiệt đó thành công; luôn phải có một phần bị loại bỏ. Hiệu suất tốt nhất có thể mà một động cơ có thể đạt được chỉ phụ thuộc vào hai bể chứa của nó nóng và lạnh đến mức nào.
η = 1 − T_c / T_h
- η — hiệu suất (—): phần năng lượng nhiệt mà động cơ chuyển đổi thành công có ích
- T_c — nhiệt độ bể lạnh (K): nhiệt độ của nơi lạnh mà nhiệt thải được xả vào
- T_h — nhiệt độ bể nóng (K): nhiệt độ của nguồn nóng cung cấp nhiệt cho động cơ
Bể nóng của một nhà máy điện, hơi nước, ở 400 Kelvin, và bể lạnh của nó, nước sông, ở 300 Kelvin. Hiệu suất tốt nhất có thể cho một động cơ hoạt động giữa chúng là bao nhiêu?
- T_h = 400 K
- T_c = 300 K
- η = 1 − T_c / T_h
- η = 1 − 300 K / 400 K
η = 0.25 = 25%