Sprawność silników cieplnych

Sprawność silników cieplnych (η) jest zdefiniowana jako stosunek pracy (W), wykonanej przez silnik podczas jednego cyklu, do wartości energii pobranej w formie ciepła (Q1) podczas tego cyklu:

\eta= \frac{W}{Q _{1} }
 
Często sprawność podaje się w procentach, w takim przypadku powyższe wyrażenie należy pomnożyć przez 100%.

Ponieważ praca wykonana przez silnik cieplny jest różnicą pomiędzy ciepłem pobranym, a ciepłem oddanym do otoczenia (Q2), to wzór na sprawność można również zapisać w postaci:

\eta= \frac{Q _{1} -Q _{2} }{Q _{1} }

W przypadku maszyn pracujących w oparciu o cykl Carnota ich sprawność można wyrazić następująco:

\eta= \frac{T _{1} -T _{2} }{T _{1} }

Gdzie T1 jest temperaturą ciała, od którego silnik pobiera ciepło (tzw. grzejnik), natomiast T2 jest temperaturą chłodnicy tj. ciała, do którego odprowadzana jest energia w formie ciepła.

Sprawność silników cieplnych zawsze jest mniejsza od 1 (czyli 100%). Wynika to z drugiej zasady termodynamiki, zgodnie z którą niemożliwy jest proces, w którym cała pobrana energia zostaje zamieniona na pracę.

Sprawność silników cieplnych – przykład.

Pracujący w cyklu Carnota silnik cieplny oddaje do otoczenia połowę pobieranego ciepła. Ile wynosi sprawność tego silnika? Jaka jest temperatura grzejnika, jeżeli chłodnica ma temperaturę 290K?

Dane:                            Szukane:
Q2 = 0,5Q                           η = ?
T2 = 290K                            T1 = ?

Rozwiązanie:
Skoro  \eta= \frac{Q _{1} -Q _{2} }{Q _{1} } oraz  Q _{2} =0,5Q _{1} , to:

\eta= \frac{Q _{1}- 0,5Q _{1}  }{Q _{1} } = \frac{0,5Q _{1} }{Q _{1} } =0,5

Ponieważ silnik pracuje w oparciu o cykl Carnota, to spełnione jest równanie:

\eta= \frac{T _{1} -T _{2} }{T _{1} }
 
Po niezbyt skomplikowanych przekształceniach otrzymamy:

T _{1} = \frac{T _{2} }{1-\eta }= \frac{290K}{1-0,5} =580K

Komentarze (0)
Wynik działania 2 + 1 =
Ostatnio komentowane
siema 3tiw3
mrożon • 2020-11-30 08:21:47
SUPER DZIĘKI BARDZO
PO PROSTU KULFON • 2020-11-29 18:49:53
dzięki
twój stary • 2020-11-28 14:23:27
super
andrzej • 2020-11-28 13:21:14
dzięki !! przydało się
kocik • 2020-11-27 19:23:33