Ефективність - це спосіб описати кількість корисноговихідпроцес або машина може генерувати у відсотках відвведенняпотрібно, щоб це пішло. Іншими словами, він порівнює, скільки енергії витрачається на виконання робіт, та скільки втрачено або витрачено в навколишнє середовище. Чим ефективніша машина, тим менше витрачається енергії.
Наприклад, якщо тепловий двигун здатний перетворити 75 відсотків отриманого палива в рух, тоді як 25 відсотків втрачається як тепло в процесі, це було б на 75 відсотків ефективним. Із початкових 100 відсотків пального 75 відсотків було вироблено як корисну роботу.
Теплові двигуни
У фізиці термінтеплові машиниможе стосуватися декількох типів машин або процесів. Формально тепловий двигун - це будь-яка термодинамічна система, яка перетворює теплову енергію в механічну або рух.
Основний рецепт теплової машини включає наступне:
- Теплова ванна або якийсь тип високотемпературного джерела тепла
- Низькотемпературний холодний резервуар, в який виділяється тепло
- Сам двигун, який поглинає тепло з гарячого резервуара, щоб створити якусь форму розширення системи, яка працює навколишнього середовища (наприклад, обертання двигуна), а потім виділяє теплову енергію в холодну водойму, коли вона повертається до початкової держава.
Наприклад, в машині паливо, що горить, є джерелом тепла, навколишнє середовище навколо автомобіля - холодний резервуар і горіння Двигун - це те, що робить роботу, перетворюючи тепло в вихлоп, коли він рухає поршні і обертає коленвал, дозволяючи машині привід.
Енергоефективність теплового двигуна
Ефективність теплового двигуна - це співвідношення корисної роботи, виконаної системою (також називається корисна енергія або вихідна енергія системи) над тепловою енергією, що додається до системи (вхідна енергія).
Це показник того, наскільки тепловий двигун добре перетворює теплову енергію на механічну роботу.
Математично:
ДеWвиконана робота,Питаннядодається тепло, і обидва дані наведені в одиниці СІ для енергії: джоулі.
Оскільки ефективність є відношенням, вона завжди виражається у відсотках або як значення між 0 (без ефективності) та 1 (загальна ефективність - вся введена енергія перетворюється на корисну продукцію). Ефективність ніколи не може бути більше 1 або 100 відсотків, оскільки це порушило б закон збереження енергії, якби кількість виробленої енергії була більшою, ніж вкладена енергія! Це означало б, що енергія створюється з нічого, що неможливо у цьому Всесвіті.
Ефективність Карно
Цикл Карно - це термодинамічний цикл з максимально можливою ефективністю. Оскільки ніякі процеси в природі не є цілком оборотними - частина енергії завжди втрачається як тепло завдяки другому закону термодинаміки - цикл Карно описуєідеальнотепловий двигун. Іншими словами, насправді ніхто не міг його побудувати.
Значення циклу Карно полягає у встановленні верхніх меж ефективності будь-якого фактичного двигуна. Це виражається в термінахТhіТc, температури резервуарів гарячої та холодної енергії відповідно в одиниці СІ Кельвінів.
Поради
\ textnormal {ефективність Карно} = \ frac {T_h - T_c} {T_h}
Це також можна виразити черезПитанняhіПитанняc, додане тепло і виділене тепло відповідно в джоулях.