Калькулятор КПД цикла Карно
Предельный КПД тепловой машины по двум температурам.
Заполните поля — результат появится здесь автоматически.
Это верхняя граница КПД теплового двигателя между двумя резервуарами с постоянными температурами, а не прогноз для конкретной машины. Вводите кельвины: горячая сторона строго теплее холодной, обе температуры выше 0 К. Строки для 1000 Дж показывают, какая часть подведённого тепла могла бы стать работой в обратимом пределе.
Как считается
Формула и логика
η = 1 − T_холодная / T_горячая, температуры в кельвинах.
Пример
При 800 К и 300 К предел равен 62,5 % — больше не даст никакая машина.
Поля и единицы
- Температура нагревателя — К
- Температура холодильника — К
Как пользоваться
- — Обе температуры в кельвинах: к градусам Цельсия прибавьте 273,15.
- — Холодильник — это то, куда сбрасывается тепло: обычно окружающая среда, около 300 К.
- — Строка работы из 1000 Дж показывает то же число нагляднее: столько джоулей превратится в работу, остальное уйдёт вовне.
- — Равные температуры и 0 К отвергаются в режиме теплового двигателя. Температуры Цельсия сначала переводите: T=t+273,15.
Методика и ограничения
- Методика расчёта
- Формула и логика
- Источник данных или нормы
- OpenStax: обратимый предел Карно
- Ограничение
- Два резервуара постоянной температуры и обратимый предел. Фактический КПД, мощность и потери установки не рассчитываются.
FAQ
Почему нельзя в градусах Цельсия?
В формулу входит отношение температур, а оно имеет смысл только от абсолютного нуля. Взяв 100 °C и 20 °C как есть, вы получите 80 % вместо честных 21,4 %, а при отрицательной температуре среды — и вовсе КПД больше единицы.
Почему настоящие двигатели хуже?
Цикл Карно обратим: процессы идут бесконечно медленно, трения нет, теплообмен без разности температур. Реальная машина должна работать за конечное время, и каждое отступление от идеала стоит части КПД.
Как поднять предел?
При неизменной холодной стороне повышайте температуру горячей; при неизменной горячей — снижайте холодную. Предел задаёт именно отношение Tc/Th. Материалы, охлаждение и схема реального двигателя ограничивают оба пути; универсальной доли от КПД Карно у ДВС или турбин нет.
Может ли КПД дойти до 100 %?
Для этого холодильник должен иметь ровно абсолютный ноль, что недостижимо. Это и есть второе начало термодинамики в количественной форме: часть тепла обязана уйти неиспользованной.