저품질 에너지로서의 열

열로 저장된 에너지는 그 자체로 저품질도 아니고 고품질도 아닙니다. 중요한 것은 열이 저장되는 온도 및 프로세스에서 과도한 에너지를 흡수 할 방열판과 비교 한 해당 온도의 관계입니다.

더욱 그렇습니다. 구체적으로 말하면 자동차 엔진의 분위기와 같이 $ T_S = 20 ° \ : \ mathrm C $에 방열판이 있다고 가정합니다. 흥미로운 비교는 $ 1 \ : \ mathrm $ 100 ° \ : \ mathrm C $에 저장된 에너지의 $ 1 \ : \ mathrm J $ (예 : 끓는점 바로 아래의 물 질량 $ m_ {100} $)와 동일한 $ 1 사이입니다. \ : \ mathrm 더 큰 질량에 저장된 에너지 $ m_ {30} $ $ 30 °의 낮은 온도에서 물 $ m_ {30} $ \ : \ mathrm C $ : 두 샘플 모두 동일한 양의 에너지를 가지고 있지만 하나는 더 큰 방열판과의 온도 차이는 열 엔진을보다 효율적으로 작동 할 수 있으므로 더 많은 작업을 수행하는 데 사용할 수 있습니다 (단순히 대부분의 에너지를 방열판에 직접 전달하는 것과는 반대로).

이것이 이유입니다. 열은 낮은 온도 (예 : 자동차 바퀴와 도로 사이의 마찰에 의해 생성되는 열)에 저장되어 열 싱크로 많은 유용한 작업을 생성하는 데 사용할 수없는 경우 “저품질”이라고도합니다. 다른 열원 (자동차 피스톤 내부의 폭발 가스 또는 원자로의 빛나는 연료봉 등)은 “높음”이라고 부르는 것입니다. -quality energy “라고 표시합니다.

댓글

• 거의 절대적인 제로 조건을 만들 수 있기 때문에 ' 그것을 사용하여 열을 최대한 활용하지 않습니까?
• 이러한 조건으로 식히려면 작업이 필요하기 때문입니다. 열역학 입문 교과서와 함께 훌륭하고 긴 세션을 권하고 싶습니다.
• 제 2 법칙의 많은 변형 중 하나는 냉장고가 완벽하지 않을 수 있다고 말합니다. ' 열 엔진이 할 수있는 것보다 더 효율적입니다. 자연적으로 사용할 수있는 것보다 더 차가운 저장통을 만드는 데 에너지가 소모되므로 사용 가능한 저장통을 활용하기 위해 단순히 열 엔진을 만드는 것보다 냉장고와 열 엔진의 조합이 덜 효율적입니다.
• @ergon To be 정직하게 나는 당신의 이전 답변에 대답 한 것을 기억하지 못합니다 (당신이 대답했다고 말하면 나는 그렇게 한 것 의심하지 않습니다. 즉, 각 대답은 다른 대답과 독립적이라는 것을 의미합니다). 대답이 당신에게 낮은 수준으로 제시된 것처럼 보인다면, 제시된 질문 텍스트도 낮은 수준으로 제시된다는 건설적인 비판으로 받아들이십시오. 좀 더 복잡한 질문이 있으면 텍스트에서 빛을 발하는지 확인하십시오. 그대로 텍스트에는 입문 단계에서도 자료를 이해했다는 귀중한 증거가 거의 없습니다. ' 안타깝습니다.
• 귀하의 의견에 대한 답변입니다. dmckee가 말했듯이-차가운 저수지를 만드는 데 에너지가 필요할뿐만 아니라 그 저수지를 사용하여 작업으로 추출 할 수있는 것보다 ≥ 에너지가 필요합니다. 그리고 이것은 열역학 교과서에 자세히 설명되어 있습니다.

따라서 시스템에서 수행하는 작업은 시스템에 제공되는 열과 같아야합니다.

시스템에 “제공된”(읽기 : 추가됨) 모든 열은 주기적으로 작동하도록 변환되지 않습니다. 그것은 두 번째 법칙의 Kelvin-Planck 진술을 위반하는 것입니다.

주기를 완료하려면 추가 된 열의 일부가 시스템에 의해 주변으로 거부 (버려)되어야합니다. 따라서 수행 된 네트워크 작업은 추가 된 열에서 거부 된 열을 뺀 값과 같습니다.

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

열이 " 저품질 " 에너지 인 경우

고품질 " (예 : 전기 에너지). 나는 전기 자동차 모터의 효율이 90 % 이상이고 98 %까지 높을 수 있다고 읽었습니다. 이에 비해 내연 기관의 효율은 30 %에서 45 % 사이입니다.

자동차의 내연 기관의 온도 범위에서 작동하는 Carnot 사이클 열 엔진조차도 2773K 연소실과 대기 중 300K는 이론적으로 최대 약 89 %의 카르노 효율을 가질 수 있지만, 그러한 엔진은 작동 속도 (동력)가 이러한 엔진을 완전히 실행 불가능하게 만들 정도로 느리게 (가역적으로 작동하기 위해) 작동합니다. . 누군가가 말했듯이, Carnot 엔진을 차에 넣으면 환상적인 연비를 얻을 수 있지만 보행자가 지나갈 것입니다!

이것이 도움이되기를 바랍니다