بازده، قانون دوم ترمودینامیک

بازده ماشین گرمایی: \(\eta \) (اتا)

نسبت کار بدست آمده \(\left| W \right|\)  به مقدار گرمای گرفته شده \({Q_H}\)  از چشمه ی گرمایی را بازده ماشین گرمایی می گویند.

\(\eta = \frac{{\left| W \right|}}{{{Q_H}}}\)

مفهوم بازده ماشین گرمایی:

نشان می دهد که چه کسری از گرمای حاصل از سوخت به انرژی مفید خروجی تبدیل می شود.

علامت کار و گرمای مبادله شده در ماشین گرمایی

قانون اول ترمودینامیک برای ماشین گرمایی

چون ماشین یک چرخه را طی می کند، \(\Delta U = 0\)  است.

\(\begin{array}{l}\Delta U = Q + W\\ \to \Delta U = 0,Q = {Q_H} - \left| {{Q_L}} \right|,W = - \left| W \right|\\ \to 0 = {Q_H} - \left| {{Q_L}} \right| - \left| W \right| \to {Q_H} = \left| W \right| + \left| {{Q_L}} \right|\end{array}\)

رابطه ی بازده ماشین گرمایی با قانون اول ترمودینامیک:

بازدهی ماین گرمایی همواره کوچک تر از یک است زیرا \(\left| W \right|\langle {Q_H}\)

\(\begin{array}{l}\left| W \right| = {Q_H} - \left| {{Q_L}} \right|\\\eta = \frac{{\left| W \right|}}{{{Q_H}}}\\ \to \eta = \frac{{{Q_H} - \left| {{Q_L}} \right|}}{{{Q_H}}} \to \eta = 1 - \frac{{\left| {{Q_L}} \right|}}{{{Q_H}}}\end{array}\)

روش های افزایش بازده ماشین گرمایی:

1. کاهش اصطکاک میان پیستون و سیلندر
2. با عایق بندی مناسب، می توانیم تا حدی از اتلاف گرمای کوره جلوگیری کنیم.
3. دمای منبع گرم را افزایش و دمای منبع سرد را کاهش دهیم.

هر ماشین گرمایی بخشی از انرژی گرمایی دریافتی از منبع گرم را تبدیل به کار می کند و بقیه را به منبع سرد می سپارد.

ماشین گرمایی نمی تواند تمام گرما را تبدیل به کار کند.

قانون دوم ترمودینامیک (به بیان ماشین گرمایی)

ممکن نیست دستگاه چرخه ای را بپیماید که در طی آن مقداری گرما را از منبع دما بالا جذب و تمام آن را به کار تبدیل کند.

یعنی ممکن نیست بازده یک ماشین گرمایی برابر 100 درصد باشد.