Mi a hőhatékonyság?

A hőhatékonyság a kimeneti energia mértéke, amelyet elosztunk a rendszer bemeneti energiájával.Ennek 0% és 100% között kell lennie.A 100% -os hőhatékonyság azt jelentené, hogy az összes energia egy rendszerbe kerül, bár más formában.A hőmotorok és a hűtőszekrények egyaránt társult hőhatékonyságot mutatnak, bár megpróbálnak ellentétes célokat elérni.A valós hőhatékonyság általában a különféle okok miatt jelentősen 100% alá esik.

Egy benzinmotorban a bemeneti energiát a szénhidrogén üzemanyag kémiai kötéseiben tárolják.A szénhidrogén molekula teljes egészében hidrogénből és szénből áll.Amikor ezeket a molekulákat oxigénnel kombinálják, kémiailag reagálhatnak, és szén -monoxidot és vizet képezhetnek;Lényegében a szénhidrogén molekulát felosztják és kombinálják az oxigénatomokkal.Ennek a reakciónak a része, amely hasznos egy motor számára, a felszabadult hő.A benzin égéséből felszabaduló hő a releváns bemeneti energia a hőhatékonyság szempontjából.

A motor hőhatékonysági kiszámításának kimeneti energiája nem hő, hanem mechanikai munka.A fizikában a munka az a távolságra ható erő által átadott energia mennyisége.Ha egy dobozt a szőnyeg fölé tolja, egy bizonyos távolság véges mennyiségű munkát igényel;Ez megegyezik a mozgatott távolság és az átlagos erő eredményével.Ugyanígy egy benzinmotor működik, amikor egy autó kerekeit mozgatja.

Hűtőszekrény vagy légkondicionáló esetén a hőmunka kapcsolat megfordul.A kívánt eredmény ebben a helyzetben az, hogy eltávolítsák a hőt egy rendszerből, és a külső környezetbe dobják.A rendelkezésre álló bemenet tehát a mechanikai munka, amelyet gyakran egy elektromosan működő kompresszor biztosít.A hőhatékonyság kiszámításához azonban a kimeneti energia elosztását a bemeneti energiával kell elosztani.A benzinmotortól való különbség természetesen az, hogy a kimenet hő és a bemenet működik.

Egy tipikus autómotor hőhatékonysága kevesebb, mint 35%.Ez a szám két fontos okból alacsonynak tűnik.Először is, van egy elméleti felső határ a hőmotor hőhatékonyságára, amely a rendszer hőmérsékletéhez kapcsolódik a környezeti hőmérséklethez.Minél magasabb a hőmérséklet különbsége, annál nagyobb a maximális hőhatékonyság az ideális, súrlódás nélküli motor.Ezt nevezzük Carnot hatékonyságnak.

A második ok, amiért az autómotorok látszólag alacsony hatékonysággal rendelkeznek, az az, hogy a motorokat nem lehet ideális módon viselni.A mozgó alkatrészek közötti súrlódás folyamatosan lassítja a motort.Néhány hő elmenekül az égési kamrából, és haszontalanná válik a motor számára.Az üzemanyag nem mindig ég a legmagasabb hőmérsékleten, csökkentve a felszabadult hőmennyiséget.Ezen okok miatt a valós eszközök hőhatékonysága jóval 100%alatt van.