Teplo jako energie nízké kvality

Energie uložená jako teplo sama o sobě není ani nízká, ani kvalitní. Důležitá je teplota , při které se teplo ukládá, a vztah této teploty ve srovnání s chladičem, který bude absorbovat přebytečnou energii v procesu.

Chcete-li být více konkrétně, řekněme, že máte chladič na $ T_S = 20 ° \: \ mathrm C $, jako je atmosféra pro motor automobilu. Pak je zajímavé srovnání mezi (řekněme) $ 1 \: \ mathrm J $ energie uložené při $ 100 ° \: \ mathrm C $ (například hmotnost $ m_ {100} $ vody těsně pod bodem varu) a stejnou $ 1 \: \ mathrm J $ energie uložené ve větší hmotě $ m_ {30} $ vody při nižší teplotě 30 $ \: \ mathrm C $: ačkoli oba vzorky mají stejné množství energie, ten s větším teplotní rozdíl do chladiče může účinněji provozovat tepelný motor, a proto jej lze použít k provádění více prací (na rozdíl od jednoduchého předávání většiny jeho energie přímo do chladiče).

To je důvod teplo je někdy označováno jako „nekvalitní“, když je skladováno při nízké teplotě (například teplo vznikající třením mezi koly automobilu a vozovkou), a proto jej nelze použít k výrobě užitečné práce s chladiči máme k dispozici. Jiné zdroje tepla (jako explodující plyn uvnitř pístu automobilu nebo žhnoucí palivové tyče v jaderném reaktoru atd.) jsou ty, které byste nazvali „vysoké“ -quality energy „in that setting.

Komentáře

• protože můžeme vytvořit téměř absolutní nulové podmínky, proč don ' Používáme to, abychom plně využili výhod tepla?
• Protože to vyžaduje práci, aby se ochladilo na tyto podmínky. Doporučil bych dobré a dlouhé sezení s úvodní učebnicí termodynamiky.
• Jedna z mnoha variant 2. zákona říká, že chladnička nemůže být ' dokonalá efektivní víc, než dokáže tepelný motor. Výroba chladnějšího zásobníku, než jaký máte přirozeně k dispozici, vás stojí energii, takže kombinace chladničky a tepelného motoru je méně efektivní než pouhá výroba tepelného motoru, aby se využila výhodná zásoba.
• @ergon upřímně si nepamatuji, že jsem odpověděl na vaše předchozí odpovědi (ani nepochybuji, že jsem tak učinil, pokud řeknete, že ano, což znamená, že každá odpověď byla nezávislá na ostatních). Pokud se vám zdá, že odpovědi jsou na nízké úrovni, považujte to za konstruktivní kritiku, že položený text otázky je také na nízké úrovni; pokud máte složitější otázku, ujistěte se, že v textu prosvítá. Text je vzácný a málo důkazů o tom, že materiálu rozumíte i na úvodní úrovni, obávám se '
• odpovědi na váš komentář je, jak řekl dmckee – nejen že potřebuje energii k výrobě studené nádrže, ale vyžaduje prokazatelně ≥ energii, než byste byli schopni extrahovat jako práci pomocí této nádrže. A opět je to do hloubky vysvětleno v jakékoli učebnici termodynamiky.

Takže práce vykonaná systémem se musí rovnat teplu nabízenému systému.

Všechno „nabízené“ teplo (přečteno: přidáno) do systému není převedeno tak, aby fungovalo v cyklu. To by porušilo Kelvin-Planckovo prohlášení podle druhého zákona.

Aby bylo možné dokončit cyklus, musí být část přidaného tepla systémem odmítnuta (vyřazena) do okolí. Čistá práce se tedy rovná přidanému teplu mínus odmítnuté teplo.

$$ \ Delta U_ {cycle} = Q_ {net} -W_ {net} = 0 $$ $$ W_ {net} = Q_ {net} = Q_ {added} -Q_ {odmítnuto} $$

S ohledem na to, že teplo je " méně kvalitní " energie, může být poučné porovnávat ji s energetickou formou považovanou za " kvalitnější " např. Elektrická energie. Četl jsem, že účinnost elektromobilu je vyšší než 90% a může být až 98%. Pro srovnání se účinnost spalovacího motoru pohybuje mezi 30% a 45%.

Dokonce i Carnotův tepelný motor pracující v teplotním rozsahu automobilového spalovacího motoru, mezi 2773 K v spalovací komora a 300 K v atmosféře, by měly maximální teoretickou Carnotovu účinnost asi 89%. Ale takový motor by pracoval tak pomalu (aby byl reverzibilní), že by rychlost práce (výkon) způsobila, že by takový motor byl naprosto neproveditelný . Jak někdo kdysi řekl, kdybyste do svého vozu vložili motor Carnot, dosáhli byste fantastické spotřeby paliva, ale chodci by vás míjeli!

Doufám, že to pomůže