ومحركات الحرارة هي أجهزة تحول الطاقة الحرارية إلى عمل ميكانيكي، وتتوقف كفاءتها على مبادئ الديناميكا الحرارية التي تحكم نقل الطاقة وتحويلها، ويساعد فهم هذه المفاهيم في تصميم محركات تحقق أقصى قدر من الناتج مع التقليل إلى أدنى حد من فقدان الطاقة.

المبادئ الأساسية المتعلقة بالحرارة

وتشمل المبادئ الأساسية القانونين الأول والثاني لعلم الدينامية الحرارية، وينص القانون الأول على أنه لا يمكن خلق الطاقة أو تدميرها، بل إن هذا القانون لا يُحوَّل إلا، ويدخل القانون الثاني مفهوم التطهير، مما يشير إلى أن بعض الطاقة تضيع دائماً كدفئة نفايات في العمليات الحقيقية.

كفاءة المحركات الهتائية

إن كفاءة المحرك الحراري هي نسبة ناتج العمل إلى مدخلات الحرارة، وتوفر كفاءة كارنو حدا أعلى، تحدده درجات حرارة الخزانات الساخنة والباردة:

Efficiency = 1 - (T cold / T hot)]

التطبيقات العالمية الحقيقية

وتهدف تصميمات المهندسين إلى معالجة كفاءة استخدام الكارنو في إطار قيود عملية، وتشمل الأمثلة على ذلك ما يلي:

  • محركات الاحتراق الداخلي في المركبات
  • توربينات الحزم في محطات توليد الطاقة
  • محركات الطائرات
  • محطات توليد الطاقة الكهربائية في الدورة المشتركة

وتركز أوجه التقدم على الحد من فقدان الحرارة، وتحسين المواد، وتحقيق الحد الأمثل من دورات الدينامية الحرارية من أجل تعزيز الأداء والاستدامة.