Γιατί η αποδοτικότητα του κινητήρα θερμότητας είναι περισσότερο το χειμώνα ως συγκριτικά με το καλοκαίρι;

Η δήλωση ότι ένας κινητήρας θερμότητας είναι πιο αποτελεσματική το χειμώνα από το καλοκαίρι είναι δεν είναι γενικά αληθής . Η αποτελεσματικότητα ενός κινητήρα θερμότητας εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των θερμών και ψυχρών δεξαμενών, όχι μόνο από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Εδώ είναι γιατί:

* Αποδοτικότητα Carnot: Η μέγιστη θεωρητική αποτελεσματικότητα ενός κινητήρα θερμότητας δίνεται από την απόδοση Carnot, η οποία υπολογίζεται ως:

* απόδοση =1 - (t_cold / t_hot)

* Όπου το T_COLD είναι η θερμοκρασία της ψυχρής δεξαμενής και το T_HOT είναι η θερμοκρασία της θερμού δεξαμενής, τόσο στο Kelvin.

* Χειμώνας εναντίον καλοκαιριού: Ενώ η θερμοκρασία περιβάλλοντος μπορεί να είναι χαμηλότερη το χειμώνα, η θερμοκρασία θερμής δεξαμενής σε έναν τυπικό κινητήρα θερμότητας καθορίζεται από τη διαδικασία καύσης ή άλλη εσωτερική πηγή θερμότητας και συνήθως παραμένει σχετικά σταθερή. Η κρύα δεξαμενή είναι συνήθως ο αέρας περιβάλλοντος ή νερό.

* Ο βασικός παράγοντας: Επομένως, η απόδοση ενός κινητήρα θερμότητας καθορίζεται κυρίως από τη διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας της εσωτερικής καύσης ή πηγής θερμότητας και της θερμοκρασίας περιβάλλοντος.

* Πιθανό σενάριο: Εάν η πηγή θερμότητας παραμένει σταθερή, αλλά η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι σημαντικά χαμηλότερη το χειμώνα, η διαφορά θερμοκρασίας (T_HOT - T_COLD) θα είναι μεγαλύτερη το χειμώνα, οδηγώντας σε υψηλότερη απόδοση Carnot. Ωστόσο, αυτό είναι ένα απλοποιημένο σενάριο και δεν ισχύει απαραίτητα σε πραγματικές εφαρμογές.

* Παράγοντες πραγματικού κόσμου: Στην πράξη, άλλοι παράγοντες όπως οι απώλειες θερμότητας, ο σχεδιασμός του κινητήρα και οι συνθήκες λειτουργίας μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την αποτελεσματικότητα, καθιστώντας τη σύγκριση του χειμώνα έναντι του καλοκαιριού λιγότερο απλή.

Συμπερασματικά: Ενώ μια ελαφρά αύξηση της αποτελεσματικότητας μπορεί να παρατηρηθεί σε ορισμένα σενάρια λόγω της μεγαλύτερης διαφοράς θερμοκρασίας, δεν είναι γενικός κανόνας ότι οι θερμικοί κινητήρες είναι πιο αποτελεσματικές το χειμώνα. Η πραγματική απόδοση επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες και η διαφορά θερμοκρασίας είναι μόνο μία από αυτές.