Eficiența este o modalitate de a descrie cantitatea de utilieșireun proces sau o mașină poate genera ca procent dinintrarenecesar pentru a-l face să plece. Cu alte cuvinte, compară cât de multă energie este utilizată pentru a lucra față de cât de mult este pierdut sau irosit pentru mediu. Cu cât utilajul este mai eficient, cu atât este consumată mai puțină energie.
De exemplu, dacă un motor termic este capabil să transforme 75 la sută din combustibilul pe care îl primește în mișcare, în timp ce 25 la sută se pierde ca căldură în proces, ar fi 75 la sută eficient. Din cele 100% originale din combustibil, 75% au fost rezultate ca lucrări utile.
Motoare termice
În fizică, termenulmotoare termicese poate referi la mai multe tipuri de mașini sau procese. În mod formal, un motor termic este orice sistem termodinamic care convertește energia termică în energie mecanică sau mișcare.
Rețeta de bază pentru un motor termic include următoarele:
- O baie de căldură sau un tip de sursă de căldură la temperaturi ridicate
- Un rezervor de temperatură scăzută în care căldura este lăsată să iasă
- Motorul în sine, care absoarbe căldura din rezervorul fierbinte pentru a crea o formă de extindere a sistemului pe care funcționează mediul (cum ar fi rotirea unui motor) și apoi eliberează energie termică în rezervorul rece, pe măsură ce revine la valoarea inițială stat.
De exemplu, într-o mașină, combustibilul care arde este sursa de căldură, mediul din jurul mașinii este rezervorul rece și combustia motorul este ceea ce face munca transformând căldura în evacuare pe măsură ce deplasează pistoanele și rotește arborele cotit, permițând mașinii să conduce.
Eficiența energetică a unui motor termic
Eficiența unui motor termic este raportul dintre munca utilă efectuată de sistem (numită și energie utilă sau energie de ieșire a sistemului) peste energia termică adăugată sistemului (intrarea energie).
Este o măsură a cât de bun este motorul termic la transformarea energiei termice în lucru mecanic.
Matematic:
UndeWeste munca făcută,Îse adaugă căldură și ambele sunt date în unitatea SI pentru energie: jouli.
Deoarece eficiența este un raport, este întotdeauna exprimată ca procent sau ca valoare între 0 (fără eficiență) și 1 (eficiență totală - toată energia de intrare convertită în ieșire utilă). Eficiența nu poate fi niciodată mai mare de 1 sau 100%, deoarece ar încălca legea conservării energiei dacă cantitatea de energie produsă ar fi mai mare decât energia pusă! Acest lucru ar presupune că energia a fost creată din nimic, o imposibilitate în acest univers.
Eficiența Carnot
Un ciclu Carnot este un ciclu termodinamic cu eficiența maximă posibilă. Deoarece nici un proces în natură nu este perfect reversibil - o anumită energie se pierde întotdeauna ca căldură datorită celei de-a doua legi a termodinamicii - un ciclu Carnot descrie unidealmotor termic. Cu alte cuvinte, nimeni nu ar putea construi unul.
Valoarea unui ciclu Carnot constă în stabilirea limitelor superioare pentru cât de eficient ar putea fi orice motor real. Se exprimă în termeni deThșiTc, temperaturile rezervoarelor de energie caldă și rece, respectiv, ambele în unitatea SI din Kelvins.
sfaturi
\ textnormal {Carnot efficient} = \ frac {T_h - T_c} {T_h}
Poate fi exprimat și în termeni deÎhșiÎc, căldura adăugată și respectiv căldura degajată, ambele în jouli.