Učinkovitost je način opisovanja količine koristnegaizhodpostopek ali stroj lahko ustvari kot odstotekvhodpotreben, da gre. Z drugimi besedami, primerja, koliko energije se porabi za delo, v primerjavi s količino izgubljenega ali zapravljenega v okolje. Bolj kot je stroj učinkovit, manj energije zapravljamo.
Na primer, če lahko toplotni stroj 75 odstotkov goriva, ki ga prejme, pretvori v gibanje, medtem ko se 25 odstotkov pri tem izgubi kot toplota, bi bil 75-odstotno učinkovit. Od prvotnih 100 odstotkov goriva je bilo 75 odstotkov proizvedenih kot koristno delo.
Toplotni motorji
V fiziki izraztoplotni strojise lahko nanaša na več vrst strojev ali procesov. Formalno je toplotni motor kateri koli termodinamični sistem, ki pretvarja toplotno energijo v mehansko ali gibanje.
Osnovni recept za toplotni stroj vključuje naslednje:
- Toplotna kopel ali nekakšen visokotemperaturni vir toplote
- Nizkotemperaturni hladni rezervoar, v katerega se odda toplota
- Sam motor, ki absorbira toploto iz vročega rezervoarja, da ustvari neko obliko razširitve sistema, ki deluje naprej okolje (na primer obračanje motorja) in nato sprošča toplotno energijo v hladni rezervoar, ko se ta vrne v prvotno vrednost država.
Na primer, v avtomobilu je gorivo gorivo vir toplote, okolje okoli avtomobila pa hladni rezervoar in zgorevanje motor je tisto, kar pretvarja toploto v izpuh, ko premika bate in vrti ročično gred, kar avtomobilu omogoča, da pogon.
Energetska učinkovitost toplotnega motorja
Učinkovitost toplotnega stroja je razmerje med koristnim delom sistema (imenovano tudi koristna ali izhodna energija sistema) nad toplotno energijo, dodano sistemu (vhodna energija).
To je merilo, kako dober je toplotni stroj pri spreminjanju toplotne energije v mehansko delo.
Matematično:
KjeWje delo opravljeno,Vje dodana toplota in oba sta podana v enoti SI za energijo: džuli.
Ker je izkoristek razmerje, je vedno izražen kot odstotek ali kot vrednost med 0 (brez izkoristka) in 1 (skupni izkoristek - vsa vložena energija se pretvori v uporabno izhodno moč). Učinkovitost ne more biti večja od 1 ali 100 odstotkov, ker bi kršila zakon o ohranjanju energije, če bi bila količina proizvedene energije večja od vložene energije! To bi pomenilo, da je bila energija ustvarjena iz nič, kar je nemogoče v tem vesolju.
Carnotova učinkovitost
Carnotov cikel je termodinamični cikel z največjo možno učinkovitostjo. Ker noben proces v naravi ni popolnoma reverzibilen - nekaj energije se zaradi drugega zakona termodinamike vedno izgubi kot toplota - Carnotov cikel opisujeidealnotoplotni motor. Z drugimi besedami, nihče je dejansko ne bi mogel zgraditi.
Vrednost Carnotovega cikla je v postavljanju zgornjih meja učinkovitosti katerega koli dejanskega motorja. Izraženo je zThinTc, temperature rezervoarjev tople in hladne energije v enoti SI Kelvina.
Nasveti
\ textnormal {Carnotova učinkovitost} = \ frac {T_h - T_c} {T_h}
Lahko se izrazi tudi zVhinVc, dodana toplota in oddana toplota v joulih.