ऊष्मा इंजन की कार्यक्षमता

Efficiency of heat engine

ऊष्मा इंजन की दक्षता इस बात का माप है कि यह ऊष्मा ऊर्जा को उपयोगी कार्य में कितनी प्रभावी रूप से परिवर्तित करता है। इसे प्रतिशत के रूप में व्यक्त गर्मी इनपुट के लिए उपयोगी कार्य आउटपुट के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। ऊष्मप्रवैगिकी और इंजीनियरिंग में ऊष्मा इंजन की दक्षता एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, क्योंकि यह आंतरिक दहन इंजन, बिजली संयंत्रों और प्रशीतन प्रणालियों जैसे ताप-संचालित प्रणालियों के प्रदर्शन और ऊर्जा दक्षता को निर्धारित करता है।

ऊष्मा इंजन की दक्षता ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों द्वारा नियंत्रित होती है, विशेष रूप से ऊष्मप्रवैगिकी के द्वितीय नियम। दूसरे नियम के अनुसार, एक ऊष्मा इंजन के सभी ऊष्मा ऊर्जा इनपुट को उपयोगी कार्य में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है, क्योंकि इसमें से कुछ को कम तापमान वाले जलाशय में अपशिष्ट ऊष्मा के रूप में खारिज कर दिया जाना चाहिए। एक ऊष्मा इंजन की दक्षता अधिकतम संभावित दक्षता द्वारा सीमित होती है, जिसे कार्नाट दक्षता के रूप में जाना जाता है, जो केवल ऊष्मा स्रोत के तापमान और ऊष्मा विलय गर्त पर निर्भर करती है।

ऊष्मा इंजन की कार्नाट दक्षता की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:

कार्नोट दक्षता $={T_{1}-T_{2}}/T_{1}$

जहाँ $T_{1}$ ऊष्मा स्रोत का तापमान है (पूर्ण इकाइयों में, जैसे केल्विन) और $T_{2}$ ऊष्मा विलय गर्त का तापमान है। कार्नाट दक्षता अधिकतम दक्षता का प्रतिनिधित्व करती है जिसे दो दिए गए तापमानों के बीच एक आदर्श ताप इंजन द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।

व्यवहार में, वास्तविक ताप इंजन, जैसे कि आंतरिक दहन इंजन या बिजली संयंत्र, अक्सर विकिरण, चालन और यांत्रिक नुकसान के माध्यम से गर्मी के नुकसान सहित विभिन्न कारकों के कारण कार्नाट दक्षता से कम दक्षता के साथ काम करते हैं। ताप इंजन की दक्षता आमतौर पर प्रयोगात्मक परीक्षण या कम्प्यूटेशनल सिमुलेशन के माध्यम से निर्धारित की जाती है, और इंजीनियर और वैज्ञानिक उच्च दक्षता प्राप्त करने के लिए ताप इंजन डिजाइनों को अनुकूलित करने के लिए काम करते हैं, जिससे गर्मी से चलने वाली प्रणालियों की समग्र ऊर्जा दक्षता में सुधार होता है।