È impossibile costruire un dispositivo che funzioni in un ciclo e non produce altro effetto rispetto al trasferimento di calore da un singolo serbatoio e le prestazioni di una quantità equivalente di lavoro.
Ecco perché questo significa che il 100% di efficienza è impossibile:
* Motori di calore e conversione di energia: I motori di calore funzionano convertendo l'energia termica da un serbatoio ad alta temperatura (come il combustibile in fiamme) in lavori meccanici. Lo fanno trasferendo un po 'di calore in un serbatoio a basso temperatura (come l'ambiente), sprecando efficacemente parte dell'energia termica.
* Aumento dell'entropia: La seconda legge della termodinamica afferma anche che l'entropia (una misura del disturbo) aumenta sempre in un sistema isolato. In un motore termico, parte dell'energia termica viene sempre persa nell'ambiente, aumentando la sua entropia. Ciò significa che il processo non può essere perfettamente reversibile e un po 'di energia viene sempre persa.
Implicazioni pratiche:
* Efficienza dei carnot: Il ciclo Carnot è un ciclo termodinamico teorico che definisce la massima efficienza possibile di un motore termico che opera tra due temperature. Questa efficienza è sempre inferiore al 100% ed è calcolata come:
Efficienza =1 - (t_cold / t_hot)
dove t_cold e t_hot sono le temperature dei bacini freddi e caldi, rispettivamente.
* Motori del mondo reale: I motori di calore del mondo reale, come quelli delle auto e delle centrali elettriche, hanno efficienze molto più basse del limite di Carnot a causa di fattori come l'attrito, la perdita di calore e le inefficienze nella combustione.
In sintesi, le leggi fondamentali della termodinamica impongono che il 100% di efficienza in un motore termico è impossibile. Possiamo solo sforzarci di migliorare l'efficienza dei motori di calore, ma ci sarà sempre un po 'di energia persa come calore per l'ambiente.
