A hő, mint alacsony minőségű energia

A hő formájában tárolt energia önmagában sem alacsony, sem jó minőségű. Fontos a hőmérséklet , amelyben a hőt tárolják, és ennek a hőmérsékletnek a viszonya a hűtőbordához, amely elnyeli a felesleges energiát a folyamatban.

mondjuk, mondjuk $ T_S = 20 ° \: \ mathrm C $ hőmérsékleten van hűtőbordája, például egy autó motorjának légköre. Ezután az érdekes összehasonlítás (mondjuk) $ 1 \: \ mathrm J $ 100 ° C-on tárolt energia: \: \ mathrm C $ (például $ m_ {100} $ víz tömege éppen forráspont alatt) és ugyanaz a $ 1 \: \ mathrm J $ nagyobb tömegben tárolt energia $ m_ {30} $ víz alacsonyabb, 30 ° -os hőmérsékleten \: \ mathrm C $: bár mindkét minta azonos energiamennyiséggel rendelkezik, a nagyobb A hűtőborda hőmérséklet-különbsége hatékonyabban tudja működtetni a hőmotort, ezért több munka elvégzésére használható (szemben azzal, hogy egyszerűen energiájának nagy részét közvetlenül a hűtőbordának adja).

Ez az oka a hőt néha “alacsony minőségűnek” nevezik, amikor alacsony hőmérsékleten tárolják (például az autó kerekei és az út közötti súrlódás által okozott hő), és ezért nem használható fel sok hasznos munka előállítására a hűtőbordákkal Egyéb hőforrások (például a robbanó gáz egy autó dugattyújában, vagy az izzó üzemanyag-rudak egy atomreaktorban stb.) az, amit “magasnak” neveznek -minőség energia “ebben a beállításban.

Megjegyzések

• mivel szinte abszolút nulla feltételeket hozhatunk létre, miért ne ' t nem arra használjuk, hogy teljes mértékben kihasználjuk a hőt?
• Mivel munkára van szükség ahhoz, hogy ezekre a körülményekre lehűljön. Javaslom egy jó, hosszú foglalkozást egy bevezető termodinamikai tankönyvvel.
• A 2. törvény sokféle variációjának egyike szerint a hűtőszekrény nem lehet tökéletesen ' hatékonyabb, mint egy hőmotor. Energiába kerül, ha hidegebb víztározót készítünk, mint amennyi természetesen rendelkezésre áll, így a hűtőszekrény és a hőmotor kombinációja kevésbé hatékony, mint csupán egy hőmotor felépítése a rendelkezésre álló tartály kihasználása érdekében.
• @ergon őszintén, nem emlékszem, hogy válaszoltam volna korábbi válaszaidra (és nem is kétlem, hogy megtettem volna, ha azt mondod, hogy tettem, vagyis mindegyik válasz független volt a többitől). Ha a válaszok alacsony szintűnek tűnnek Önnek, akkor vegye ezt építő kritikának, hogy a feltett kérdésszöveg szintén alacsony szinten hangzik el; ha kifinomultabb kérdése van, győződjön meg róla, hogy az áthúzódik a szövegében. Valójában a szövegen nagyon kevés bizonyíték áll rendelkezésre arra vonatkozóan, hogy az anyagot még bevezető szinten is megérti, félek '.
• A válasz a megjegyzésére olyan, amilyennek a dmckee mondta – nem csak energiát igényel egy hideg tározó előállításához, hanem bizonyíthatóan ≥ energiát igényel, mint amennyit a tározó használatával képes lenne kinyerni. És ez ismét meg van magyarázva minden termodinamikai tankönyvben.

Tehát a rendszer által végzett munkának meg kell egyeznie a rendszer számára felajánlott hővel.

A rendszer összes „felajánlott” (olvasható: hozzáadott) hője nem alakul át ciklusban történő működésre. Ez sértené a második törvény Kelvin-Planck állítását.

A ciklus befejezéséhez a hozzáadott hő egy részét a rendszernek el kell utasítania (el kell dobnia) a környezetbe. Tehát a nettó elvégzett munka megegyezik a hozzáadott hővel, mínusz az elutasított hővel.

$$ \ Delta U_ {cycle} = Q_ {net} -W_ {net} = 0 $$ $$ W_ {net} = Q_ {net} = Q_ {hozzáadva -Q_ {elutasítva} $$

Tekintettel arra, hogy a hő " alacsonyabb minőségű " energia, tanulságos lehet összehasonlítani a " jobb minőségű ", pl. Elektromos energia. Olvastam, hogy az elektromos autó motorjának hatékonysága meghaladja a 90% -ot, és akár 98% is lehet. Összehasonlításképpen: a belső égésű motor hatékonysága 30% és 45% között változik.

Még egy Carnot ciklusú hőmotor is működik, amely egy autó belső égésű motorjának hőmérsékleti tartományában működik, 2773 K között a az égéstér és a légköri 300K maximális elméleti Carnot-hatékonysága körülbelül 89% lenne. De egy ilyen motor olyan lassan működne (annak érdekében, hogy visszafordítható legyen), hogy a munka (teljesítmény) sebessége egy ilyen motort teljesen kivitelezhetetlenné tenné . Ahogy valaki mondta egyszer, ha Carnot motort tesz be az autójába, fantasztikus üzemanyag-takarékosságot érhet el, de a gyalogosok elhaladnak melletted!

Remélem, ez segít