低品質のエネルギーとしての熱

熱として蓄えられたエネルギーは、それ自体、低品質でも高品質でもありません。重要なのは、熱が蓄えられる温度と、プロセスで過剰なエネルギーを吸収するヒートシンクと比較したその温度の関係です。

具体的には、車のエンジンの雰囲気など、$ T_S = 20°\：\ mathrmC $にヒートシンクがあるとします。次に、興味深い比較は、（たとえば）$ 100°\：\ mathrmC $に蓄えられたエネルギーの$ 1 \：\ mathrm J $（沸点のすぐ下の水の質量$ m_ {100} $など）と同じ$ 1の間です。 \：\ mathrm J $のエネルギーがより大きな質量$ m_ {30} $の水に$ 30°の低温で蓄えられます\：\ mathrmC $：両方のサンプルのエネルギー量は同じですが、一方のサンプルの方がエネルギーが大きくなりますヒートシンクとの温度差により、ヒートエンジンがより効率的に動作するため、より多くの作業を実行できます（エネルギーの大部分をヒートシンクに直接渡すのではなく）。

これが理由です。熱は低温で貯蔵される場合（車の車輪と道路との摩擦によって発生する熱など）、「低品質」と呼ばれることがあります。そのため、ヒートシンクで多くの有用な作業を行うために使用することはできません。他の熱源（車のピストン内の爆発するガス、原子炉の光る燃料棒など）は、あなたが「高い」と呼ぶものです。 -その設定での「高品質のエネルギー」。

コメント

• ほぼ絶対零度の条件を作成できるので、なぜ'熱を最大限に活用するためにそれを使用しますか？
• これらの条件まで冷却するには作業が必要なためです。熱力学の入門教科書を使った、長く長いセッションをお勧めします。
• 第2法則の多くのバリエーションのひとつは、冷蔵庫は完全にはなり得ないと言っています'熱機関よりも効率的です。自然に利用できるよりも冷たい貯水池を作るにはエネルギーがかかり、利用可能な貯水池を利用するために熱機関を構築するよりも、冷蔵庫と熱機関の組み合わせの効率が低下します。
• @ergon To be正直なところ、私はあなたの以前の回答に答えたことを覚えていません（あなたが私が答えたと言っても、私はそうしなかったことを疑うことはありません。回答が低レベルで提案されているように思われる場合は、提起された質問テキストも低レベルで提案されているという建設的な批判と見なしてください。より洗練された質問がある場合は、それがテキストの中で輝いていることを確認してください。現状では、テキストには、入門レベルでも資料を理解しているという貴重な証拠はほとんどありません。'恐れています。
• コメントへの回答dmckeeが言ったように、それは冷たい貯水池を作るのにエネルギーを必要とするだけでなく、その貯水池を使って仕事として抽出できるよりも確かに≥のエネルギーを必要とします。また、これは熱力学の教科書で詳しく説明されています。

したがって、システムによって実行される作業は、システムに提供される熱と等しくなければなりません。

システムに「提供」された（読み取り：追加された）すべての熱は、サイクルで動作するように変換されません。これは、第2法則のKelvin-Planckステートメントに違反します。

サイクルを完了するには、追加された熱の一部がシステムによって周囲に排出（廃棄）される必要があります。したがって、行われるネットワークは、追加された熱から拒否された熱を差し引いたものに等しくなります。

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

熱が"低品質の"エネルギーであることに関しては、