محرك حراري

تعرف كفاءة آلة حرارية بأنها جزء الطاقة الحرارية القادمة من الوقود التي تتحول إلى شغل. وتوجد للكفاءة حد أقصى ${\displaystyle \eta _{\text{Carnot}}}$ تعرفها دورة كارنو حيث يمد النظام بطاقة من الخارج، ويخرج منه قدرا من الحرارة عند درجتين من درجات الحرارة معروفتين ${\displaystyle {T_{\mathrm {max} }}}$ و${\displaystyle {T_{\mathrm {min} }}}$ بافتراض عدم حدوث فقد للحرارة عن طريق الاحتكاك أو تسريب حراري. وتعرف دورة كارنو الكفاءة بأنها :

${\displaystyle \eta _{\text{Carnot}}={\frac {T_{\mathrm {max} }-T_{\mathrm {min} }}{T_{\mathrm {max} }}}=1-{\frac {T_{\mathrm {min} }}{T_{\mathrm {max} }}}}$

وللوصول إلى كفاءة كارنو لآلة يشترط ان تتم جميع العمليات في الدورة الترموديناميكية كعمليات عكوسية. وهذا معناه ان ما يسمى في الحركة الحرارية ب إنتروبيا S النظام ككل مكونا من الآلة نفسها والجو المحيط بها لا تزيد (أي تبقى الإنتروبية ثابتة لا تتغير).

وطبقا ل القانون الثاني للديناميكا الحرارية فلا يمكن للإنتروبية أن تنخفض، وبناء على ذلك فلا بد من الاحتفاظ بها ثابتة خلال عمليات الدورة.

${\displaystyle \Delta S=\oint dS=\oint {\frac {dQ}{T}}=0}$

dQ هي كمية صغيرة من الحرارة المتبادلة خلال إحدى خطوات العملية، عند درجة الحرارة T .

وعمليا لا يمكن الوصول إلى كفاءة دورة كارنو، ذلك لأن :

• اكتساب الحرارة يتم عند درجة حرارة اقل من

${\displaystyle T_{\mathrm {max} }}$ وفقد حرارة يتم أيضا عند درجات حرارة أعلى من ${\displaystyle {T_{\mathrm {min} }}}$ (مثلما في محرك ستيرلينغ رغم العزل التام للحرارة).

• أي آلة تحدث فيها احتكاك، مما يخفض من نسبة الشغل المكتسب، وأخيرا
• عندما تسير العمليات سريعا وتتسرب حرارة بسبب التوصيل الحراري، فيضيع جزء من لحرارة ولا يتحول إلى شغل ننتفع به.

بالنسبة إلى مضخة حرارية -وهي بعكس الآلة الحرارية تحول الشغل إلى حرارة - فتوصف كفاءتها بمقياس عدد القدرة.

بما أن غازا يستعمل كوسط للشغل فيمكن تصنيف الآلة الحرارية بكونها تنتمي إلى مايسمى "آلة سيولية حرارية "

• دورة كارنو
• دورة حركة حرارية
• محرك احتراق داخلي
• كفاءة تحويل الطاقة
• بقاء الطاقة
• ديناميكا حرارية
• القانون الثاني للترموديناميك
• دورة رانكن
• كفاءة حرارية
• نظام حركة حرارية
• توليد مشترك
• خزان حراري لا نهائي

• بوابة هندسة ميكانيكية
• بوابة الفيزياء
• بوابة طاقة
• بوابة كهرباء