Problemet med 100% effektivitet
* Den andra lagen om termodynamik: Denna grundläggande lag säger att värme inte kan flyta spontant från en kallare kropp till en varmare kropp. Detta innebär att * lite * värme alltid kommer att gå förlorad till omgivningen, även i den mest effektiva motorn.
* Avfallsvärme är oundvikligt: För att göra användbart arbete behöver en motor en temperaturskillnad mellan en varm behållare (där energi läggs till) och en kall behållare (där avfallsvärme dumpas). Ju större temperaturskillnaden, desto mer arbete kan du få ut ur motorn. Men även med en stor skillnad når du aldrig 100% effektivitet.
Den teoretiska gränsen (karnoteffektivitet)
* Carnot -cykeln: Denna teoretiska cykel beskriver den mest effektiva möjliga motoren som fungerar mellan två temperaturer.
* carnot effektivitetsformel: Effektiviteten för en Carnot -motor beräknas som:
* effektivitet =1 - (t_cold / t_hot)
Där:
* T_cold är den kalla reservoarens absoluta temperatur (i Kelvin)
* T_hot är den absoluta temperaturen på den heta behållaren (i Kelvin)
* för att uppnå 100% effektivitet: Formeln visar att T_Cold måste vara absolut noll (0 kelvin eller -273,15 grader Celsius). Detta är praktiskt taget omöjligt att uppnå.
De verkliga konsekvenserna
* Motordesign: Ingenjörer strävar efter att förbättra motoreffektiviteten genom att maximera temperaturskillnaden och minimera värmeförlust.
* Miljöpåverkan: Avfallsvärme från motorer bidrar till föroreningar och klimatförändringar. Att hitta sätt att fånga och utnyttja denna avfallsvärme är ett stort forskningsområde.
Sammanfattningsvis: En teoretisk motor kan uppnå 100% effektivitet endast om den kalla behållaren är på absolut noll. Detta är omöjligt i den verkliga världen, så vi har alltid lite avfallsvärme från motorer.
