Efektiivsus on viis kasuliku koguse kirjeldamiseksväljundprotsess või masin võib genereerida protsentidessisendvajalik selle käima saamiseks. Teisisõnu võrreldakse seda, kui palju energiat kulutatakse töö tegemiseks, võrreldes sellega, kui palju kaotatakse või raisatakse keskkonda. Mida tõhusam on masin, seda vähem raisatakse energiat.
Näiteks kui soojusmootor suudab 75 protsenti saadud kütusest liikuma panna, samal ajal kui 25 protsenti kaotatakse selle käigus soojusena, oleks see 75 protsenti efektiivne. Esialgsest 100 protsendist kütusest toodeti kasuliku tööna 75 protsenti.
Soojusmootorid
Füüsikas see terminsoojuse mootoridvõib viidata mitut tüüpi masinatele või protsessidele. Formaalselt on soojusmootor mis tahes termodünaamiline süsteem, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks energiaks või liikumiseks.
Soojusmootori põhiretsept sisaldab järgmist:
- Soojusvann või mõni kõrge temperatuuriga soojusallikas
- Madalal temperatuuril külm reservuaar, kuhu soojust lastakse
- Mootor ise, mis neelab kuumast reservuaarist soojust, et tekitada mingisugust süsteemi laienemist, mis töötab keskkonda (näiteks mootori pööramine) ja vabastab seejärel algenergia juurde naastes soojusenergia külma reservuaari riik.
Näiteks autos on põlev kütus soojusallikas, auto ümbritsev keskkond on külm reservuaar ja põlemine mootor on see, mis muudab soojuse heitgaasiks, kui see kolbe liigutab ja väntvõlli pöörab, võimaldades autol sõitma.
Soojusseadme energiatõhusus
Soojusmasina kasutegur on süsteemi kasuliku töö suhe (nimetatakse ka süsteemi kasulik energia või väljundenergia) üle süsteemile lisatud soojusenergia (sisend - energia).
See on näitaja, kui hea on soojusmootor soojusenergia mehaaniliseks tööks muutmisel.
Matemaatiliselt:
KusWkas töö on tehtud,Qon soojus ja mõlemad on antud energia SI ühikutes: džaulid.
Kuna efektiivsus on suhe, väljendatakse see alati protsentidena või väärtusena vahemikus 0 (kasutegurit pole) ja 1 (kogutõhusus - kogu sisendenergia muundatakse kasulikuks väljundiks). Efektiivsus ei või kunagi olla suurem kui 1 või 100 protsenti, sest see rikuks energia jäävuse seadust, kui toodetud energiat oleks rohkem kui sisestatud energiat! See tähendaks, et energiat loodi mitte millestki, võimatusest selles universumis.
Carnot Tõhusus
Carnoti tsükkel on maksimaalse võimaliku efektiivsusega termodünaamiline tsükkel. Kuna ükski protsess looduses pole täiesti pöörduv - osa energiat kaob alati tänu termodünaamika teisele seadusele - kirjeldab Carnoti tsükkelideaalnesoojusmootor. Teisisõnu, keegi ei saanud seda tegelikult ehitada.
Carnoti tsükli väärtus seisneb ülemiste piiride seadmises sellele, kui tõhus võiks mõni tegelik mootor olla. Seda väljendatakse väljenditesThjaTc, vastavalt kuuma ja külma energia reservuaaride temperatuurid, mõlemad Kelvinsi SI ühikus.
Näpunäited
\ textnormal {Carnoti efektiivsus} = \ frac {T_h - T_c} {T_h}
Seda saab väljendada ka väljenditesQhjaQc, lisatav soojus ja eraldatud soojus vastavalt džaulides.