Det är omöjligt att konstruera en enhet som fungerar i en cykel och ger ingen annan effekt än överföringen av värme från en enda reservoar och prestandan för en motsvarande mängd arbete.
Här är varför detta innebär att 100% effektivitet är omöjligt:
* Värmemotorer och energikonvertering: Värmemotorer fungerar genom att konvertera termisk energi från en högtemperaturbehållare (som brinnande bränsle) till mekaniskt arbete. De gör detta genom att överföra en del av värmen till en reservoar med lägre temperatur (som miljön), effektivt "slösa bort" en del av värmeenergin.
* entropiökning: Den andra lagen om termodynamik säger också att entropi (ett mått på störning) alltid ökar i ett isolerat system. I en värmemotor går en del av värmeenergin alltid förlorad för miljön, vilket ökar sin entropi. Detta innebär att processen inte kan vara perfekt reversibel och viss energi går alltid förlorad.
Praktiska konsekvenser:
* carnot -effektivitet: Carnot -cykeln är en teoretisk termodynamisk cykel som definierar maximal möjlig effektivitet för en värmemotor som arbetar mellan två temperaturer. Denna effektivitet är alltid mindre än 100% och beräknas som:
Effektivitet =1 - (t_cold / t_hot)
där t_cold och t_hot är temperaturen för de kalla respektive heta behållarna.
* verkliga motorer: Verkliga värmemotorer, som de i bilar och kraftverk, har effektivitet som är mycket lägre än Carnot-gränsen på grund av faktorer som friktion, värmeförlust och ineffektivitet i förbränning.
Sammanfattningsvis dikterar de grundläggande lagarna för termodynamik att 100% effektivitet i en värmemotor är omöjligt. Vi kan bara sträva efter att förbättra värmemotorernas effektivitet, men det kommer alltid att förloras som värme för miljön.
