大学の熱力学の熱効率についてのことで質問です。

質問

この前学校の授業で下記の問題をやったんです。

「ある発明家が大変熱効率の高いエンジンを発明したと報告した。報告書によれば、『本エンジンは300[℃]と30[℃]の間で作動し、100[PS]の動力を得るのに燃料消費率は3[g/s]である。用いた燃料の発熱量は10000[kcal/kg]である。』と記されている。この報告書を吟味せよ。」

というもので、先生がこれについて解説してくれたのですが、よくわかりませんでした。どなたか、これについて教えて下さい(式も使って教えてもらえると助かります)。

回答No.1

rnakamra · ベストアンサー

議論する前に単位がそろっていないので単位をそろえておきましょう。
入力P1と出力P2の単位をW(ワット)で表してください。
P2/P1でこのエンジンの熱効率が得られます。

次に、熱機関の効率の限界について考えます。
熱機関はよく100%の効率にできないといわれていますが、実際には理想的な熱機関でさえ100%の効率を実現することは不可能です。

理想的な熱機関は全ての過程が可逆過程で構成されるものであり、代表的なものとしてカルノーサイクルが上げられます。
熱力学の第2法則から、カルノーサイクルよりも熱効率のよい熱機関を作ることは否定されます。

カルノーサイクルの熱効率は高温部の温度と低温部の温度から計算することができます。このことは適当な教科書なりWebなりで自分で調べてください。

あとは、問題の熱機関の効率と理想的な場合の熱効率を比較すればよい。