Apa itu efisiensi termal?

Efisiensi termal adalah ukuran energi output yang dibagi dengan energi input dalam suatu sistem.Harus antara 0% dan 100%.Efisiensi termal 100% akan berarti bahwa semua energi dimasukkan ke dalam suatu sistem, meskipun dalam bentuk yang berbeda.Mesin panas dan lemari es keduanya memiliki efisiensi termal yang terkait, meskipun mereka berusaha mencapai tujuan yang berlawanan.Efisiensi termal dunia nyata umumnya turun secara signifikan di bawah 100% karena berbagai alasan.

Dalam mesin bensin, energi input disimpan dalam ikatan kimia bahan bakar hidrokarbon.Molekul hidrokarbon sepenuhnya terdiri dari hidrogen dan karbon.Ketika molekul -molekul ini dikombinasikan dengan oksigen, mereka secara kimia dapat bereaksi dan membentuk karbon monoksida dan air;Intinya, molekul hidrokarbon dibagi dan dikombinasikan dengan atom oksigen.Namun, bagian dari reaksi ini yang berguna bagi mesin adalah panas yang dilepaskan.Panas yang dilepaskan dari pembakaran bensin adalah energi input yang relevan dalam efisiensi termal.

Energi output dalam perhitungan efisiensi termal suatu mesin bukanlah panas, tetapi pekerjaan mekanis.Dalam fisika, pekerjaan adalah jumlah energi yang ditransfer oleh kekuatan yang bertindak lebih jauh.Mendorong kotak di atas karpet jarak tertentu membutuhkan sejumlah pekerjaan yang terbatas;Ini sama dengan produk dari jarak yang dipindahkan dan gaya rata -rata yang diberikan.Dengan cara yang sama, mesin bensin memang bekerja ketika menggerakkan roda mobil.

Dalam kasus kulkas atau pendingin udara, hubungan kerja panas terbalik.Hasil yang diinginkan dalam situasi ini adalah menghilangkan panas dari suatu sistem dan membuangnya ke lingkungan eksterior.Input yang tersedia, oleh karena itu, adalah pekerjaan mekanis, yang sering disediakan oleh kompresor bertenaga listrik.Menghitung efisiensi termal, bagaimanapun, masih membutuhkan membagi energi output dengan energi input.Perbedaan dari mesin bensin, tentu saja, adalah bahwa outputnya adalah panas dan inputnya berfungsi.

Mesin mobil khas memiliki efisiensi termal kurang dari 35%.Jumlah ini tampaknya rendah karena dua alasan penting.Pertama -tama, ada batas atas teoritis pada efisiensi termal dari setiap mesin panas yang berkaitan dengan suhu sistem versus suhu lingkungan.Semakin tinggi perbedaan suhu, semakin tinggi efisiensi termal maksimum yang dapat dicapai oleh mesin yang ideal dan tanpa gesekan.Ini disebut efisiensi carnot.

Alasan kedua mesin mobil memiliki efisiensi yang tampaknya rendah adalah karena mesin tidak dapat dibuat untuk berperilaku dengan cara yang ideal.Gesekan antara bagian yang bergerak terus -menerus cenderung memperlambat mesin.Beberapa panas lolos dari ruang pembakaran dan menjadi tidak berguna bagi mesin.Bahan bakar tidak selalu terbakar pada suhu tertinggi yang dicapai, mengurangi jumlah panas yang dilepaskan.Untuk alasan ini, efisiensi termal di perangkat dunia nyata cenderung jauh di bawah 100%.