Cos'è l'efficienza termica?
L'efficienza termica è una misura dell'energia di uscita divisa per l'energia di ingresso in un sistema. Deve essere compreso tra lo 0% e il 100%. Un'efficienza termica del 100% significherebbe che tutta l'energia inserita in un sistema esce, sebbene in una forma diversa. I motori di calore e i frigoriferi hanno entrambi efficienze termiche associate, sebbene stiano cercando di raggiungere obiettivi opposti. Le efficienze termiche del mondo reale sono generalmente significativamente al di sotto del 100% a causa di una serie di ragioni.
In un motore a benzina, l'energia di ingresso viene immagazzinata nei legami chimici di un combustibile per idrocarburi. Una molecola di idrocarburi è costituita interamente da idrogeno e carbonio. Quando queste molecole sono combinate con ossigeno, possono reagire chimicamente e formare monossido di carbonio e acqua; In sostanza, la molecola di idrocarburi è divisa e combinata con atomi di ossigeno. La parte di questa reazione che è utile a un motore, tuttavia, è il calore che viene rilasciato. Il calore rilasciato dalla combustione della benzina è l'energia di input rilevante inEfficienza termica.
L'energia di uscita nel calcolo dell'efficienza termica di un motore non è calore, ma lavoro meccanico. In fisica, il lavoro è la quantità di energia trasferita da una forza che agisce a distanza. Spingere una scatola sul tappeto una certa distanza richiede una quantità finita di lavoro; Ciò è uguale al prodotto della distanza spostata e alla forza media esercitata. Allo stesso modo, un motore a benzina funziona quando muove le ruote di un'auto.
Nel caso di un frigorifero o di un condizionatore d'aria, la relazione di lavoro di calore è invertita. Il risultato desiderato in questa situazione è rimuovere il calore da un sistema e scaricarlo nell'ambiente esterno. L'ingresso disponibile, quindi, è il lavoro meccanico, che è spesso fornito da un compressore elettricamente alimentato. Il calcolo dell'efficienza termica, tuttavia, richiede ancora dividere l'energia di uscita per energia di ingresso. Il diversoCE da un motore a benzina, ovviamente, è che l'output è calore e l'ingresso è funzionante.
Un tipico motore automobilistico ha un'efficienza termica inferiore al 35%. Questo numero sembra basso per due motivi importanti. Prima di tutto, esiste un limite superiore teorico sull'efficienza termica di qualsiasi motore termico che abbia a che fare con la temperatura del sistema rispetto alla temperatura dell'ambiente. Maggiore è la differenza di temperatura, maggiore è la massima efficienza termica che può ottenere un motore ideale e senza attrito. Questo è chiamato efficienza di Carnot.
Il secondo motivo per cui i motori automobilistici hanno una bassa efficienza è che i motori non possono essere fatti per comportarsi in modo ideale. L'attrito tra le parti in movimento tende costantemente a rallentare il motore. Un po 'di calore fuoriesce dalla camera di combustione e diventa inutile per il motore. Il carburante non brucia sempre alla massima temperatura raggiunta, riducendo la quantità di calore rilasciata. Per questi motivi, l'efficienza termica in REAI dispositivi a L-World tendono ad essere molto al di sotto del 100%.