Er det muligt at opnå en effektivitet på 100 procent i varmemotorer?

Nej, det er ikke muligt at opnå en effektivitet på 100 procent i en varmemotor. Dette skyldes den anden lov om termodynamik, specifikt Kelvin-Planck-erklæringen, der siger:

Det er umuligt at konstruere en enhed, der fungerer i en cyklus og giver ingen anden effekt end overførsel af varme fra et enkelt reservoir og ydelsen af ​​en tilsvarende mængde arbejde.

Her er grunden til, at det betyder, at 100% effektivitet er umulig:

* Varmemotorer og energikonvertering: Varmemotorer fungerer ved at konvertere termisk energi fra et højtemperaturreservoir (som brændende brændstof) til mekanisk arbejde. De gør dette ved at overføre noget af varmen til et lavt temperatur reservoir (som miljøet), effektivt "spilder" noget af varmeenergien.

* entropi stigning: Den anden lov om termodynamik siger også, at entropi (et mål for lidelse) altid stiger i et isoleret system. I en varmemotor går nogle af varmeenergien altid tabt for miljøet og øger dens entropi. Dette betyder, at processen ikke kan være perfekt reversibel, og en vis energi går altid tabt.

Praktiske implikationer:

* carnot effektivitet: Carnot -cyklussen er en teoretisk termodynamisk cyklus, der definerer den maksimale mulige effektivitet af en varmemotor, der fungerer mellem to temperaturer. Denne effektivitet er altid mindre end 100% og beregnes som:

Effektivitet =1 - (t_cold / t_hot)

hvor T_COLD og T_HOT er henholdsvis temperaturerne i de kolde og varme reservoirer.

* Motorer i den virkelige verden: Varmemotorer i den virkelige verden, som dem i biler og kraftværker, har effektivitet meget lavere end Carnot-grænsen på grund af faktorer som friktion, varmetab og ineffektivitet i forbrænding.

Sammenfattende dikterer de grundlæggende love for termodynamik, at 100% effektivitet i en varmemotor er umulig. Vi kan kun stræbe efter at forbedre effektiviteten af ​​varmemotorer, men der vil altid være en vis energi mistet som varme til miljøet.