Il problema con efficienza al 100%

* La seconda legge della termodinamica: Questa legge fondamentale afferma che il calore non può fluire spontaneamente da un corpo più freddo a un corpo più caldo. Ciò significa che * un po ' * di calore andrà sempre perso nell'ambiente circostante, anche nel motore più efficiente.

* Il calore dei rifiuti è inevitabile: Per fare un lavoro utile, un motore ha bisogno di una differenza di temperatura tra un serbatoio caldo (dove viene aggiunta l'energia) e un serbatoio a freddo (dove viene scaricato il calore dei rifiuti). Maggiore è la differenza di temperatura, più lavoro puoi uscire dal motore. Ma anche con una grande differenza, non raggiungerai mai l'efficienza del 100%.

Il limite teorico (efficienza dei carnot)

* Il ciclo Carnot: Questo ciclo teorico descrive il motore più efficiente possibile tra due temperature.

* Formula di efficienza dei carnot: L'efficienza di un motore Carnot è calcolata come:

* efficienza =1 - (t_cold / t_hot)

Dove:

* T_Cold è la temperatura assoluta del serbatoio a freddo (a Kelvin)

* T_hot è la temperatura assoluta del serbatoio caldo (in Kelvin)

* Per ottenere efficienza al 100%: La formula mostra che T_Cold dovrebbe essere zero assoluto (0 Kelvin o -273.15 gradi Celsius). Questo è praticamente impossibile da raggiungere.

Le implicazioni del mondo reale

* Design del motore: Gli ingegneri si sforzano di migliorare l'efficienza del motore massimizzando la differenza di temperatura e minimizzando la perdita di calore.

* Impatto ambientale: Il calore dei rifiuti dai motori contribuisce all'inquinamento e ai cambiamenti climatici. Trovare modi per catturare e utilizzare questo calore di scarto è una delle principali aree di ricerca.

In sintesi: Un motore teorico può ottenere un'efficienza al 100% solo se il serbatoio a freddo è a zero assoluto. Questo è impossibile nel mondo reale, quindi avremo sempre un po 'di calore di scarto dai motori.