エンジンの設計は、熱力学の原則によって根本的に禁忌です。熱力学の第二の法律は、エンジンの効率性と性能限界を定義する重要な役割を果たしています。これらの制限を理解することは、エンジニアがより効果的で現実的なデザインを開発するのに役立ちます。

サーモダイナミクスの第二法

2番目の法律は、エネルギーの転送や変換において、クローズドシステムの総エントロピーが増加するか、一定を維持することを示しています。これは、一部のエネルギーが廃棄物熱として常に失われているため、エンジンが100%効率的なことができないことを意味します。

エンジン効率のインプリケーション

エンジンの効率は、第二の法律によって制限されます。最大の理論効率は、Carnotの効率によって記述され、熱と冷間貯水器の温度差に依存します。温度差が低下すると、最大効率はゼロに近づく。

デザインチャレンジ

設計者は熱伝達、摩擦および他のirreversibilitiesによるエネルギー損失の最小化の挑戦に直面します。よりよい材料を使用して絶縁材を改善し、熱力学周期を最大限活用することは理論的な効率の限界に近づくのを助けることができます。

過剰な制限への戦略

  • 高温材料の活用
  • 再生サイクルの実装
  • サイクルプロセスの最適化
  • メカニカルロスを削減