books carno efficiency
If you do not find what you're looking for, you can use more accurate words.
كفاءة كارنو (Info)
يضع القانون الثاني للديناميكا الحرارية حد للكفاءة الحرارية لأي محرك حراري. المحركات المثالية والتي لا يحدث بها احتكاك لا تستطيع تحويل كل الحرارة الداخلة لها إلى شغل. هناك عناصر تؤثر على الكفاءة الحرارية وهي درجة الحرارة عند الدخول للمحرك ودرجة حرارة البيئة المحيطة والتي تنتقل إليها الحرارة المهدرة والتي تقاس كلا منها بمقياس مطلق سواء الكلفن أو مقياس رانكن. لأي محرك حراري يعمل بين تلك درجات الحرارة فإن الكفاءة تساوي:
القيمة العظمى لهذه الكفاءة تسمى بكفاءة كارنو لانها كفاءة محرك غير قابل للتحقيق، مثالي وانعكاسي ويسمى بدورة كارنو. ليس هناك جهاز يحول الحرارة إلى شغل ميكانيكي يستطيع الوصول لهذه الكفاءة.
أمثلة على درجة الحرارة هي درجة حرارة البخار الداخل للعنفة في محطات الطاقة البخارية أو درجة الحرارة التي يحترق عندها الوقود في محركات الاحتراق الداخلي. درجة الحرارة عادة تكون درجة حرارة الجو المحيط حيث يكون المحرك موجود به أودرجة حرارة النهر أو البحيرة والتي تتجه إليها الحرارة المهدرة. على سبيل المثال، لو أن هناك محرك يحترق به الجازولين عند درجة حرارة = 816 سليزيوس = 1500 فهرنهيت = 1089 كلفن ودرجة حرارة الجو المحيط = 21 درجة سليزيوس = 70 فهرنهيت = 294 كلفن لذلك فإن أقصى كفاءة ممكنة هي:
عند النظهر هنا نجد أن درجة حرارة الجو المحيط تقريبا ثابتة ولذلك فإن المصم كي يزيد كفاءة المحرك لا بد من زيادة درجة الحرارة وهي درجة الحرارة التي تضاف عندها الحرارة للمحرك. تزداد كفاءة المحرك الحراري أيضا بزيادة درجة حرارة التي يعمل عندها ولذلك فإن البحث عن مواد تتحمل درجات الحرارة العالية هو مهم في تصميم المحركات.
عند النظر إلى كفاءة المحركات فإننا نجد أنها أقل بكثير من كفاءة كارنو فالكفاءة المتوسطة للمحركات نجدها أقل من 35%. تنطبق نظرية كارنو على دورات الديناميكا الحرارية حيث تتحول الطاقة الحرارية إلى شغل ميكانيكي. عند النظر إلى الأجهزة التي تحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربية نجد أن كفاءتها تكون أكبر من كفاءة كارنو.
