Het probleem met 100% efficiëntie

* De tweede wet van de thermodynamica: Deze fundamentele wet stelt dat warmte spontaan niet van een kouder lichaam naar een heter lichaam kan stromen. Dit betekent dat * wat * warmte altijd verloren gaat voor de omgeving, zelfs in de meest efficiënte motor.

* Afvalwarmte is onvermijdelijk: Om nuttig werk te doen, heeft een motor een temperatuurverschil nodig tussen een warm reservoir (waar energie wordt toegevoegd) en een koud reservoir (waar afvalwarmte wordt gedumpt). Hoe groter het temperatuurverschil, hoe meer werk u uit de motor kunt halen. Maar zelfs met een groot verschil, zul je nooit 100% efficiëntie bereiken.

De theoretische limiet (carnot -efficiëntie)

* De carnotcyclus: Deze theoretische cyclus beschrijft de meest efficiënte mogelijke motor die tussen twee temperaturen werkt.

* CARNOT Efficiency Formule: De efficiëntie van een carnotmotor wordt berekend als:

* efficiëntie =1 - (t_cold / t_hot)

Waar:

* T_cold is de absolute temperatuur van het koude reservoir (in Kelvin)

* T_hot is de absolute temperatuur van het hete reservoir (in Kelvin)

* om 100% efficiëntie te bereiken: De formule laat zien dat t_cold absoluut nul zou moeten zijn (0 Kelvin of -273.15 graden Celsius). Dit is praktisch onmogelijk te bereiken.

De implicaties in de praktijk

* Motorontwerp: Ingenieurs streven ernaar om de motorefficiëntie te verbeteren door het temperatuurverschil te maximaliseren en warmteverlies te minimaliseren.

* Milieu -impact: Afvalwarmte van motoren draagt bij aan vervuiling en klimaatverandering. Het vinden van manieren om deze afvalwarmte vast te leggen en te gebruiken is een belangrijk onderzoeksgebied.

Samenvattend: Een theoretische motor kan alleen 100% efficiëntie bereiken als het koude reservoir absoluut nul staat. Dit is onmogelijk in de echte wereld, dus we hebben altijd wat afvalwarmte van motoren.