varmemaskine

En varmemaskine er en enhed, der omdanner en del af den termiske energi til mekanisk arbejde ved at udnytte en temperaturforskel mellem en varm kilde og en kold sink. Den opererer ofte i cyklus, hvor varme tilføres, arbejde udføres, og varme afgives til den kolde kilde.

Ifølge termodynamikkens første og andet lov konverteres kun en del af den tilførte varme til arbejde; en del afgives som spildvarme. Den maksimale teoretiske effektivitet for en varmemaskine afhænger af de absolutte temperaturer: η_Carnot = 1 - Tc/Th, hvor Th er den varme kildes og Tc den kolde koges temperaturer.

Typer: Ekstern forbrænding, hvor forbrændingen sker uden for arbejdsmediet, f.eks. dampmaskiner og Stirling-motorer; intern forbrænding, hvor forbrænding sker inde i arbejdsmediet, f.eks. motorer i biler og gasgeneratorer. Andet almindeligt design inkluderer dampturbiner (Rankine-cyklus) og gasturbiner (Brayton-cyklus). Maskinerne kan være reciprocating (stempelmotorer) eller roterende (turbiner).

Arbejdsmiddel kan være vanddamp, luft eller gas, og maskinens ydeevne afhænger af design og styring af varmeoverførsel og trykcykler. Historisk spillede varmemaskiner en central rolle i industrialiseringen, fra tidlige dampmaskiner af Newcomen og Watt til moderne termiske kraftværker og transportapplikationer.

Moderne anvendelser omfatter termiske kraftværker, der omdanner varme fra forbrænding eller kerneenergi til elektrisk energi, samt højtydende forbrændingsmotorer i transportsektoren. Effektivitet og miljøpåvirkning er vigtige drivere for design af varmemaskiner, herunder genanvendelse af spildvarme og udvikling af mere energieffektive cykler og motorer.