열 효율은 무엇입니까?

열 효율은 시스템의 입력 에너지로 나눈 출력 에너지의 척도입니다.0%에서 100% 사이 여야합니다.100%의 열 효율은 시스템에 투입되는 모든 에너지가 다른 형태로 나오지만 나오는 것을 의미합니다.열 엔진과 냉장고는 모두 열 효율을 가지고 있지만 반대 목표를 달성하려고 노력하고 있습니다.실제 열 효율은 다양한 이유로 인해 일반적으로 100% 미만으로 상당히 떨어집니다.휘발유 엔진에서 입력 에너지는 탄화수소 연료의 화학적 결합에 저장됩니다.탄화수소 분자는 전적으로 수소와 탄소로 구성됩니다.이 분자들이 산소와 결합 될 때, 이들은 화학적으로 반응하여 일산화탄소 및 물을 형성 할 수있다;본질적으로, 탄화수소 분자는 분할되어 산소 원자와 결합된다.그러나 엔진에 유용한이 반응의 일부는 방출되는 열입니다.휘발유 연소에서 방출되는 열은 열 효율의 관련 입력 에너지입니다.

엔진의 열 효율 계산의 출력 에너지는 열이 아니라 기계적 작업입니다.물리학에서 작업은 거리에 걸쳐 작용하는 힘에 의해 전달되는 에너지의 양입니다.카펫 위에 상자를 밀어 넣으려면 일정 거리를두면 유한 한 양의 작업이 필요합니다.이것은 이동 거리의 산물과 동일하며 평균 힘은 가해졌습니다.같은 방식으로, 휘발유 엔진은 자동차의 바퀴를 움직일 때 작동합니다.

냉장고 나 에어컨의 경우 열 작업 관계가 반전됩니다.이 상황에서 원하는 결과는 시스템에서 열을 제거하고 외부 환경에 버리는 것입니다.따라서 사용 가능한 입력은 기계적 작업이며, 종종 전기적으로 강화 된 압축기에 의해 제공됩니다.그러나 열 효율을 계산하려면 여전히 출력 에너지를 입력 에너지로 나누어야합니다.물론 휘발유 엔진과의 차이점은 출력이 열이고 입력이 작동한다는 것입니다.

일반적인 자동차 엔진의 열 효율은 35%미만입니다.이 숫자는 두 가지 중요한 이유로 낮아 보입니다.우선, 시스템 온도와 환경 온도와 관련된 열 엔진의 열 효율에 대한 이론적 상한이 있습니다.온도 차이가 높을수록 이상적인 마찰이없는 엔진이 달성 할 수있는 최대 열 효율이 높아집니다.이것을 카르노 효율이라고합니다.CAR 엔진이 효율성이 낮은 두 번째 이유는 엔진이 이상적인 방식으로 작동하도록 만들 수 없기 때문입니다.움직이는 부품 사이의 마찰은 지속적으로 엔진 속도를 늦추는 경향이 있습니다.일부 열은 연소실에서 탈출하여 엔진에 쓸모가 없습니다.연료가 항상 가장 높은 온도에서 연소되는 것은 아니며 방출 된 열량이 줄어 듭니다.이러한 이유로 실제 장치의 열 효율은 100%미만인 경향이 있습니다.