värmemaskiner

Ett värmemaskin är en enhet som omvandlar en del av den termiska energin i ett system till mekaniskt arbete genom att utnyttja en temperaturskillnad mellan en värmekälla och en kall avsvalningsplats. Maskinen arbetar i cykler där värme tillförs, arbete rekryteras och värme avges till en kallare plats.

Effektiviteten i en värmemaskin definieras som η = W / Q_h = 1 - Q_c / Q_h. Den teoretiska högsta effektiviteten mellan två temperaturer uppnås enligt Carnot-satsen: η_Carnot = 1 - T_c / T_h, där temperaturerna är absoluta i kelvin. Verkliga maskiner når inte Carnot-gränsen på grund av irreversibiliteter som friktion, oönskade värmeförluster och icke-ideal konditioner.

Typer och cykler: yttre förbränning, som ångmaskin och Rankine-cykel, där värmen tillförs utanför arbetsmediet; inre förbränning, där förbränning sker i arbetsmediet, till exempel Otto- och Diesel-cykler i bensin- respektive dieselmotorer, samt Brayton-cykeln i gasturbiner. Andra exempel inkluderar Stirling- och Ericsson-cykler samt olika turbiner och ångturbiner.

Användning och betydelse: värmemaskiner används främst för elproduktion och transport. De har varit centrala för industriell utveckling och energiproduktion. Andra relevanta koncept är värmepumpar som arbetar i omvänd riktning av en värmemaskin för att framställa kyla eller värme.