ККД теплового двигуна

Тепловий двигун – це  двигун, який виконує роботу за рахунок джерела теплової енергії.

Теплова енергія (Q_{нагрівача}) від джерела передається двигуну, при цьому частина отриманої енергії двигун витрачає на виконання роботи W, невитрачена енергія (Q_{холодильника}) відправляється в холодильник, роль якого може виконувати, наприклад навколишнє повітря. Тепловий двигун може працювати тільки в тому випадку, якщо температура холодильника менше температури нагрівача.

Коефіцієнт корисної дії (ККД) теплового двигуна можна розрахувати за формулою: ККД = W/Q_нг.

ККД=1 (100%) у разі, якщо вся теплова енергія перетворюється на роботу. ККД=0 (0%) у разі, якщо ніяка теплова енергія не перетворюється на роботу.

ККД реального теплового двигуна лежить у проміжку від 0 до 1, чим вище ККД, тим ефективніший двигун.

Згідно із законом збереження енергії (перший початок термодинаміки), теплова енергія, що потрапляє в двигун, дорівнює сумі роботи, яку виконує двигун, та тепловій енергії, відданій у холодильник:

Q_нг = W+Q_х

W = Q_нг-Q_х

ККД = W/Q_нг = (Q_нг-Q_х)/Q_нг = 1-(Q_х/Q_нг)

Припустимо, двигун, що має ККД = 0,8, виконує роботу в 100 Дж. Скільки теплової енергії він використовує і скільки відводить в холодильник?

Вирішити поставлене завдання не складно.