効率は有用な量を説明する方法です出力プロセスまたはマシンは、のパーセンテージとして生成できます入力それを動かすために必要です。 言い換えれば、それは仕事をするためにどれだけのエネルギーが使われるかと、どれだけのエネルギーが環境に失われるか無駄になるかを比較します。 機械の効率が高いほど、無駄なエネルギーは少なくなります。
たとえば、熱機関が受け取った燃料の75％を運動に変えることができ、その過程で25％が熱として失われる場合、75％の効率が得られます。 元の100％の燃料のうち、75％が有用な仕事として出力されました。
熱機関
物理学では、この用語は熱機関複数のタイプのマシンまたはプロセスを参照できます。 正式には、熱機関は、熱エネルギーを機械エネルギーまたは運動に変換する熱力学システムです。
熱機関の基本的なレシピは次のとおりです。
- 熱浴、またはある種の高温熱源
- 熱が放出される低温の低温リザーバー
- エンジン自体は、高温のリザーバーから熱を吸収して、何らかの形のシステム拡張を作成します。 環境（モーターの回転など）を開始し、元の状態に戻るときに熱エネルギーをコールドリザーバーに放出します 状態。
たとえば、車の場合、燃焼する燃料は熱源であり、車の周囲の環境は低温の貯蔵所であり、燃焼は エンジンは、ピストンを動かしてクランクシャフトを回転させるときに熱を排気に変換する作業を行い、車が ドライブ。
熱機関のエネルギー効率
熱機関の効率は、システムによって行われる有用な仕事の比率です（別名 システムに追加された熱エネルギー（入力 エネルギー）。
これは、熱機関が熱エネルギーを機械的仕事に変えるのにどれだけ優れているかを示す尺度です。
数学的に：
どこW仕事は終わりました、Qは熱が加えられ、両方ともエネルギーのSI単位で与えられます：ジュール。
効率は比率であるため、常にパーセンテージまたは0（効率なし）から1（総効率–すべての入力エネルギーが有用な出力に変換される）の間の値として表されます。 エネルギー出力の量が投入されたエネルギーよりも多い場合、エネルギー保存の法則に違反するため、効率が1、つまり100パーセントを超えることはありません。 これは、エネルギーが何もないところから作られていることを意味し、この宇宙では不可能です。
カルノー効率
カルノーサイクルは、可能な限り最大の効率の熱力学的サイクルです。 自然界では完全に可逆的なプロセスはないため、熱力学の第二法則のおかげで、一部のエネルギーは常に熱として失われます。カルノーサイクルは次のように説明します。
理想的熱機関。 言い換えれば、誰も実際にそれを構築することはできませんでした。カルノーサイクルの価値は、実際のエンジンの効率の上限を設定することにあります。 それは次のように表されますThそしてTc、ケルビンのSI単位の両方で、それぞれ高温および低温エネルギーリザーバーの温度。
チップ
\ textnormal {カルノー効率} = \ frac {T_h --T_c} {T_h}
それはまたの観点から表現することができますQhそしてQc、追加された熱と放出された熱は、それぞれジュール単位です。