Termal motor, bir termal enerji kaynağı kullanarak iş yapan bir motordur.
Termal enerji ( Isıtıcı Q) kaynaktan motora aktarılır ve motor alınan enerjinin bir kısmını iş yapmak için harcar W, harcanmamış enerji ( buzdolabı S) buzdolabına gönderilir ve bunun rolü örneğin çevredeki hava tarafından oynanabilir. Isı motoru ancak buzdolabının sıcaklığı ısıtıcının sıcaklığından düşük olduğunda çalışabilir.
Bir ısı motorunun performans katsayısı (COP) aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir: Verimlilik = W/Q ng.
Verim = 1 (%100) eğer termal enerjinin tamamı işe dönüştürülürse. Verimlilik = 0 (%0), eğer termal enerji işe dönüştürülmezse.
Gerçek bir ısı motorunun verimliliği 0 ile 1 arasında değişir; verimlilik ne kadar yüksek olursa motor da o kadar verimli olur.
Q x /Q ng = T x /T ng Verim = 1-(Q x /Q ng) Verim = 1-(T x /T ng)
Mutlak sıfır sıcaklığına (T=0K) ulaşmanın imkansız olduğunu ifade eden termodinamiğin üçüncü kanunu göz önüne alındığında, Tx her zaman >0 olduğundan verimliliği=1 olan bir ısı makinesi geliştirmenin imkansız olduğunu söyleyebiliriz.
Isıtıcının sıcaklığı ne kadar yüksek ve buzdolabının sıcaklığı ne kadar düşük olursa, ısı motorunun verimliliği de o kadar yüksek olur.
Motorun yaptığı iş:
Bu süreç ilk kez Fransız mühendis ve bilim adamı N. L. S. Carnot tarafından 1824 yılında "Ateşin itici gücü ve bu kuvveti geliştirebilen makineler üzerine düşünceler" kitabında ele alındı.
Carnot'nun araştırmasının amacı, o zamanın ısı motorlarının kusurlu olmasının nedenlerini bulmak (verimleri ≤%5 idi) ve bunları iyileştirmenin yollarını bulmaktı.
Carnot çevrimi en verimli olanıdır. Verimliliği maksimumdur.
Şekil döngünün termodinamik süreçlerini göstermektedir. Sıcaklıkta izotermal genleşme (1-2) sırasında T 1 , ısıtıcının iç enerjisindeki değişiklik nedeniyle iş yapılır, yani. gaza ısı verilmesi nedeniyle Q:
A 12 = Q 1 ,
Sıkıştırmadan önce gazın soğuması (3-4), adyabatik genleşme sırasında (2-3) meydana gelir. İç enerjideki değişim ΔU 23 adyabatik bir süreç sırasında ( S = 0) tamamen mekanik işe dönüştürülür:
A 23 = -ΔU 23 ,
Adyabatik genleşme sonucu gaz sıcaklığı (2-3) buzdolabının sıcaklığına düşer. T 2 < T 1 . (3-4) numaralı proseste, gaz izotermal olarak sıkıştırılır ve ısı miktarı buzdolabına aktarılır. 2. Soru:
A 34 = Q 2,
Döngü, gazın belirli bir sıcaklığa kadar ısıtıldığı adyabatik sıkıştırma işlemi (4-1) ile sona erer. T1.
İdeal gazlı ısı motorlarının Carnot çevrimine göre maksimum verim değeri:
.
Formülün özü kanıtlanmış olarak ifade edilmiştir. İLE. Carnot teoremi: Herhangi bir ısı motorunun verimi, ısıtıcı ve buzdolabının aynı sıcaklığında gerçekleştirilen Carnot çevriminin verimini aşamaz.
Konu: “Bir ısı motorunun çalışma prensibi. En yüksek verimliliğe sahip termal motor."
Biçim: Bilgisayar teknolojisini kullanarak birleştirilmiş ders.
Hedefler:
Ders planı.
HAYIR. |
Sorular |
Zaman |
| 1 | Modern koşullarda ısı motorlarının kullanımına olan ihtiyacı gösterin. | |
| 2 | “Isı motoru” kavramının tekrarı. Isı motorlarının türleri: içten yanmalı motorlar (karbüratör, dizel), buhar ve gaz türbinleri, turbojet ve roket motorları. | |
| 3 | Yeni teorik materyalin açıklanması. Isı motorunun şeması ve yapısı, çalışma prensibi, verimliliği. Carnot çevrimi, ideal ısı motoru, verimliliği. Gerçek ve ideal bir ısı motorunun verimliliğinin karşılaştırılması. |
|
| 4 | 703 (Stepanova), 525 (Bendrikov) numaralı problemin çözümü. | |
| 5 | Bir ısı motoru modeliyle çalışmak. |
|
| 6 | Özetleme. Ödev § 33, 700 ve 697 numaralı problemler (Stepanova) |
Teorik materyal
Antik çağlardan bu yana insanoğlu, bir şeyi hareket ettirirken fiziksel efordan kurtulmak ya da bunu hafifletmek, daha fazla güç ve hıza sahip olmak istemiştir.
Uçak halıları, yedi fersahlık botlar ve insanı asa sallayarak uzak diyarlara taşıyan büyücüler hakkında efsaneler yaratıldı. İnsanlar ağır yükler taşırken yuvarlanması daha kolay olduğu için arabaları icat ettiler. Daha sonra hayvanları, öküzleri, geyikleri, köpekleri ve en önemlisi atları uyarladılar. Arabalar ve arabalar bu şekilde ortaya çıktı. İnsanlar arabalarda rahatlık aradılar ve onları giderek daha da geliştirdiler.
İnsanların hızı artırma arzusu, taşımacılığın gelişim tarihindeki olayların değişimini de hızlandırdı. Yunanca "autos" - "kendisi" ve Latince "mobilis" - "mobile" kelimesinden, Avrupa dillerinde "kendinden tahrikli" sıfatı, kelimenin tam anlamıyla "otomobil" oluşturulmuştur.
Saatlere, otomatik bebeklere, her türlü mekanizmaya, genel olarak bir kişinin "devamına", "gelişmesine" bir nevi katkı sağlayan her şeye uygulandı. 18. yüzyılda insan gücünün yerine buhar gücünü koymaya çalıştılar ve izsiz arabalara “araba” tabirini uyguladılar.
Arabanın yaşı neden 1885-1886'da icat edilen ve üretilen içten yanmalı motora sahip ilk "benzinli arabalardan" başlıyor? Sanki buhar ve akü (elektrik) mürettebatını unutmuş gibi. Gerçek şu ki, içten yanmalı motor ulaşım teknolojisinde gerçek bir devrim yarattı. Uzun süre araba fikriyle en tutarlı olduğu ortaya çıktı ve bu nedenle uzun süre hakim konumunu korudu. Günümüzde içten yanmalı motora sahip araçların payı küresel karayolu taşımacılığının %99,9'undan fazlasını oluşturmaktadır.<Ek 1 >
Bir ısı motorunun ana parçaları
Modern teknolojide mekanik enerji esas olarak yakıtın iç enerjisinden elde edilir. İç enerjinin mekanik enerjiye dönüştürüldüğü cihazlara ısı motorları denir.<Ek 2 >
Isıtıcı adı verilen bir cihazda yakıt yakarak iş yapmak için, gazın ısıtılıp genleştiği ve bir pistonu hareket ettirdiği bir silindir kullanabilirsiniz.<Ek 3 > Genleşmesi pistonun hareket etmesine neden olan gaza çalışma akışkanı denir. Gaz, basıncı dış basınçtan yüksek olduğu için genişler. Ancak gaz genişledikçe basıncı düşer ve er ya da geç dış basınca eşit hale gelir. Daha sonra gazın genleşmesi sona erecek ve iş yapmayı bırakacaktır.
Isı motorunun çalışmasının durmaması için ne yapılmalıdır? Motorun sürekli çalışabilmesi için pistonun gazı genleştirdikten sonra her seferinde orijinal konumuna dönmesi ve gazı orijinal durumuna sıkıştırması gerekir. Bir gazın sıkıştırılması yalnızca bir dış kuvvetin etkisi altında meydana gelebilir ve bu durumda bu kuvvet işe yarar (bu durumda gaz basınç kuvveti negatif iş yapar). Bundan sonra tekrar gaz genleşme ve sıkıştırma işlemleri gerçekleşebilir. Bu, bir ısı motorunun çalışmasının periyodik olarak tekrarlanan genleşme ve sıkıştırma süreçlerinden (döngülerinden) oluşması gerektiği anlamına gelir.
Şekil 1, gaz genleşme süreçlerini grafiksel olarak göstermektedir (çizgi AB) ve orijinal birime (satır) sıkıştırma CD). Genleşme sırasında gazın yaptığı iş pozitiftir ( AF > 0 ABEF. Sıkıştırma sırasında gazın yaptığı iş negatiftir (çünkü A.F.< 0
) ve sayısal olarak şeklin alanına eşittir CDEF. Bu döngünün faydalı işi sayısal olarak eğrilerin altındaki alanların farkına eşittir. AB Ve CD(resimde gölgeli).
Bir ısıtıcının, çalışma akışkanının ve buzdolabının varlığı, herhangi bir ısı motorunun sürekli döngüsel çalışması için temel olarak gerekli bir durumdur.
Isı motoru verimliliği
Isıtıcıdan belirli miktarda Q1 ısısı alan çalışma akışkanı, |Q2| modülüne eşit olan bu ısı miktarının bir kısmını buzdolabına verir. Bu nedenle yapılan iş bundan daha büyük olamaz A = Ç 1 - |Ç 2 |. Bu işin, genleşen gazın ısıtıcıdan aldığı ısı miktarına oranına denir. yeterlikısıtma motoru:
Kapalı çevrimde çalışan bir ısı motorunun verimi her zaman birden küçüktür. Isıl güç mühendisliğinin görevi, verimliliği mümkün olduğu kadar yüksek hale getirmek, yani ısıtıcıdan alınan ısının mümkün olduğu kadar çoğunu iş üretmek için kullanmaktır. Bu nasıl başarılabilir?
İlk kez izotermler ve adiabatlardan oluşan en mükemmel döngüsel süreç, 1824 yılında Fransız fizikçi ve mühendis S. Carnot tarafından önerildi.
Carnot döngüsü.
Gazın, duvarları ve pistonu ısı yalıtımlı malzemeden, tabanı ise yüksek ısı iletkenliğine sahip bir malzemeden yapılmış bir silindirin içinde olduğunu varsayalım. Gazın kapladığı hacim eşittir V1.
Silindiri ısıtıcıyla temas ettirelim (Şekil 2) ve gaza izotermal olarak genleşip iş yapmasına fırsat verelim . Gaz, ısıtıcıdan belirli bir miktarda ısı alır Soru 1. Bu süreç grafiksel olarak bir izoterm (eğri) ile temsil edilir. AB).
Gazın hacmi belirli bir değere eşitlendiğinde V1'< V 2 ,
silindirin alt kısmı ısıtıcıdan izole edilmiştir ,
Bundan sonra gaz adyabatik olarak hacmine kadar genişler. V2, silindirdeki pistonun mümkün olan maksimum strokuna karşılık gelen (adyabatik Güneş). Bu durumda gaz belirli bir sıcaklığa kadar soğutulur. T2< T 1 .
Soğutulan gaz artık belirli bir sıcaklıkta izotermal olarak sıkıştırılabilir. T2. Bunun için aynı sıcaklığa sahip bir cisimle temas ettirilmesi gerekir. T2, yani bir buzdolabıyla ,
ve gazı harici bir kuvvetle sıkıştırın. Ancak bu süreçte gaz orijinal durumuna geri dönmeyecek, sıcaklığı daima normalden düşük olacaktır. T 1.
Bu nedenle izotermal sıkıştırma belirli bir ara hacme getirilir V2'>V1(izoterm CD). Bu durumda gaz, buzdolabına bir miktar ısı verir. S2,üzerinde yapılan sıkıştırma işine eşittir. Bundan sonra gaz adyabatik olarak bir hacme sıkıştırılır. V1, aynı zamanda sıcaklığı da yükselir T1(adyabatik D.A.). Artık gaz, hacminin V 1'e eşit olduğu orijinal durumuna geri döndü, sıcaklık - T1, basınç - sayfa 1 ve döngü tekrar tekrarlanabilir.
Yani sitede ABC gaz işe yarıyor (Bir > 0), ve sitede CDA gaz üzerinde yapılan iş (A< 0).
Sitelerde Güneş Ve reklam iş yalnızca gazın iç enerjisi değiştirilerek yapılır. İç enerjideki değişiklikten bu yana UBC = –UDA o zaman adyabatik süreçler sırasındaki iş eşittir: ABC = –ADA. Sonuç olarak, çevrim başına yapılan toplam iş, izotermal işlemler sırasında yapılan işlerin farkına göre belirlenir (bölümler) AB Ve CD). Sayısal olarak bu iş, döngü eğrisinin sınırladığı şeklin alanına eşittir ABCD.
Isı miktarının yalnızca bir kısmı aslında faydalı işe dönüştürülür QT,ısıtıcıdan alınan eşit QT 1 – |QT 2 |. Yani Carnot döngüsünde faydalı iş A = QT 1 – |QT 2 |.
İdeal bir çevrimin maksimum verimliliği, S. Carnot tarafından gösterildiği gibi, ısıtıcı sıcaklığı cinsinden ifade edilebilir. (T1) ve buzdolabı (Ö2):
Gerçek motorlarda ideal izotermal ve adyabatik süreçlerden oluşan bir çevrimin gerçekleştirilmesi mümkün değildir. Bu nedenle, gerçek motorlarda gerçekleştirilen çevrimin verimliliği her zaman Carnot çevriminin verimliliğinden daha düşüktür (aynı ısıtıcı ve buzdolapları sıcaklıklarında):
Formül, ısıtıcı sıcaklığı ne kadar yüksek ve buzdolabı sıcaklığı ne kadar düşük olursa motor verimliliğinin o kadar yüksek olacağını gösterir.
Sorun No. 703
Motor Carnot çevrimine göre çalışmaktadır. 17 o C sabit buzdolabı sıcaklığında ısıtıcı sıcaklığı 127 o C'den 447 o C'ye çıkarılırsa ısı motorunun verimi nasıl değişir?
Sorun No. 525
1,9 × 107 J iş yapmak için özgül yanma ısısı 4,2 · 107 J/kg olan 1,5 kg yakıt gerektiren bir traktör motorunun verimliliğini belirleyin.
Konuyla ilgili bir bilgisayar testi yapmak.<Ek 4 > Bir ısı motoru modeliyle çalışma.
« Fizik - 10. sınıf"
Sorunları çözebilmek için ısı motorlarının verimini belirlemek için bilinen ifadeleri kullanmanız ve (13.17) ifadesinin yalnızca ideal bir ısı makinesi için geçerli olduğunu unutmamanız gerekir.
Görev 1.
Bir buhar makinesinin kazanındaki sıcaklık 160°C, buzdolabının sıcaklığı ise 10°C’dir.
Özgül yanma ısısı 2,9 · 10 · 7 J/kg olan 200 kg ağırlığındaki kömür %60 verimle bir fırında yakılırsa, bir makinenin teorik olarak yapabileceği maksimum iş nedir?
Çözüm.
Maksimum iş, verimliliği η = (T 1 - T 2)/T 1 olan Carnot çevrimine göre çalışan ideal bir ısı motoru tarafından yapılabilir; burada T 1 ve T 2, ısıtıcının mutlak sıcaklıklarıdır ve buzdolabı. Herhangi bir ısı motoru için verimlilik, η = A/Q 1 formülüyle belirlenir; burada A, ısı makinesi tarafından gerçekleştirilen iştir, Q 1, makinenin ısıtıcıdan aldığı ısı miktarıdır.
Sorunun koşullarından, Q 1'in yakıtın yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarının bir parçası olduğu açıktır: Q 1 = η 1 mq.
O halde A = η 1 mq(1 - T 2 /T 1) = 1,2 10 9 J nerede olur?
Görev 2.
Gücü N = 14,7 kW olan bir buhar makinesi, 1 saatlik çalışma başına m = 8,1 kg ağırlığında ve özgül yanma ısısı q = 3,3 · 10 7 J/kg olan yakıt tüketir.
Kazan sıcaklığı 200 °C, buzdolabı 58 °C.
Bu makinenin verimliliğini belirleyin ve ideal bir ısı motorunun verimliliğiyle karşılaştırın.
Çözüm.
Bir ısı motorunun verimliliği, tamamlanan A mekanik işinin, yakıtın yanması sırasında açığa çıkan harcanan ısı miktarına (Qlt) oranına eşittir.
Isı miktarı Q 1 = mq.
Aynı sürede yapılan iş A = Nt.
Dolayısıyla η = A/Q 1 = Nt/qm = 0,198 veya η ≈ %20.
İdeal bir ısı motoru için 
η < η ид.
Görev 3.
Verimliliği η olan ideal bir ısı motoru ters çevrimde çalışır (Şekil 13.15).
A mekanik işi yapıldığında buzdolabından alınabilecek maksimum ısı miktarı nedir?
Soğutma makinesi ters çevrimde çalıştığından, ısının daha az ısıtılmış bir gövdeden daha çok ısıtılmış bir gövdeye aktarılabilmesi için dış kuvvetlerin pozitif iş yapması gerekir.
Bir soğutma makinesinin şematik diyagramı: buzdolabından bir miktar ısı Q2 alınır, dış kuvvetler tarafından iş yapılır ve bir miktar Q1 ısısı ısıtıcıya aktarılır.
Buradan, 
Q 2 = Q 1 (1 - η), Q 1 = A/η.
Son olarak, Q 2 = (A/η)(1 - η).
Kaynak: “Fizik - 10. sınıf”, 2014, Myakishev, Bukhovtsev, Sotsky ders kitabı
Termodinamiğin temelleri. Termal olaylar - Fizik, 10. sınıf ders kitabı - Sınıf fiziği
« Fizik - 10. sınıf"
Termodinamik sistem nedir ve hangi parametreler onun durumunu karakterize eder?
Termodinamiğin birinci ve ikinci yasalarını belirtin.
Termodinamiğin ikinci yasasının formüle edilmesine yol açan şey, ısı motorları teorisinin yaratılmasıydı.
Yerkabuğundaki ve okyanuslardaki iç enerji rezervleri neredeyse sınırsız sayılabilir. Ancak pratik sorunları çözmek için enerji rezervlerine sahip olmak yeterli değildir. Fabrika ve fabrikalardaki takım tezgahlarını, taşıtları, traktörleri ve diğer makineleri harekete geçirmek, elektrik akımı jeneratörlerinin rotorlarını döndürmek vb. için de enerji kullanabilmek gerekir. İnsanlığın motorlara, iş yapabilen cihazlara ihtiyacı vardır. Dünyadaki motorların çoğu ısı motorları.
Isı motorları- bunlar yakıtın iç enerjisini mekanik işe dönüştüren cihazlardır.
Isı motorlarının çalışma prensibi.
Bir motorun iş yapabilmesi için motor pistonunun veya türbin kanatlarının her iki tarafında basınç farkı olması gerekir. Tüm ısı motorlarında bu basınç farkı sıcaklığın arttırılmasıyla sağlanır. çalışma sıvısı(gaz) ortam sıcaklığına kıyasla yüzlerce veya binlerce derece. Bu sıcaklık artışı yakıt yandığında meydana gelir.
Motorun ana parçalarından biri, hareketli pistonlu, gazla dolu bir kaptır. Tüm ısı motorlarının çalışma akışkanı, genleşme sırasında çalışan gazdır. Çalışma akışkanının (gazın) başlangıç sıcaklığını T 1 ile gösterelim. Buhar türbinlerinde veya makinelerde bu sıcaklık, buhar kazanındaki buharla sağlanır. İçten yanmalı motorlarda ve gaz türbinlerinde, yakıtın motorun içinde yanması nedeniyle sıcaklık artışı meydana gelir. Sıcaklık T 1 denir ısıtıcı sıcaklığı.
Buzdolabının rolü.
İş yapıldıkça gaz enerji kaybeder ve kaçınılmaz olarak ortam sıcaklığından biraz daha yüksek olan belirli bir T2 sıcaklığına kadar soğur. Onu aradılar buzdolabı sıcaklığı. Buzdolabı, atık buharın soğutulması ve yoğunlaştırılması için atmosfer veya özel cihazlardır - kapasitörler. İkinci durumda, buzdolabının sıcaklığı ortam sıcaklığından biraz daha düşük olabilir.
Dolayısıyla bir motorda çalışma akışkanı genleşme sırasında iş yapmak için iç enerjisinin tamamını bırakamaz. Isının bir kısmı, içten yanmalı motorlardan ve gaz türbinlerinden gelen atık buhar veya egzoz gazlarıyla birlikte kaçınılmaz olarak buzdolabına (atmosfere) aktarılır.
Yakıtın iç enerjisinin bu kısmı kaybolur. Bir ısı motoru, çalışma akışkanının iç enerjisinden dolayı iş yapar. Ayrıca bu işlemde ısı, daha sıcak olan cisimlerden (ısıtıcı) daha soğuk olanlara (buzdolabı) aktarılır. Bir ısı motorunun şematik diyagramı Şekil 13.13'te gösterilmektedir.
Motorun çalışma sıvısı, yakıtın yanması sırasında ısıtıcıdan Q1 ısı miktarını alır, A" işi yapar ve ısı miktarını buzdolabına aktarır 2. Soru< Q 1 .
Motorun sürekli çalışabilmesi için, çalışma akışkanının sıcaklığının T1'e eşit olduğu çalışma akışkanını başlangıç durumuna döndürmek gerekir. Motorun periyodik olarak tekrarlanan kapalı işlemlere göre veya dedikleri gibi bir döngüde çalıştığı anlaşılmaktadır.
Döngü sistemin başlangıç durumuna geri dönmesinin bir sonucu olarak gerçekleşen bir dizi süreçtir.
Bir ısı motorunun performans katsayısı (verimlilik).
Gazın iç enerjisini tamamen ısı motorlarının işine dönüştürmenin imkansızlığı, doğadaki süreçlerin geri döndürülemezliğinden kaynaklanmaktadır. Eğer ısı buzdolabından ısıtıcıya kendiliğinden geri dönebilseydi, o zaman iç enerji herhangi bir ısı motoru tarafından tamamen faydalı işe dönüştürülebilirdi. Termodinamiğin ikinci yasası şu şekilde ifade edilebilir:
Termodinamiğin ikinci yasası:
Isıyı tamamen mekanik işe dönüştürecek ikinci türden bir sürekli hareket makinesi yaratmak imkansızdır.
Enerjinin korunumu kanununa göre motorun yaptığı iş şuna eşittir:
A" = Ç 1 - | Ç 2 |, (13.15)
burada Q1 ısıtıcıdan alınan ısı miktarıdır ve Q2 buzdolabına verilen ısı miktarıdır.
Bir ısı motorunun performans katsayısı (verimlilik), motor tarafından gerçekleştirilen "A" işinin ısıtıcıdan alınan ısı miktarına oranıdır:
Tüm motorlar bir miktar ısıyı buzdolabına aktardığından, η< 1.
Isı motorlarının maksimum verim değeri.
Termodinamik yasaları, T1 sıcaklığında bir ısıtıcı ve T2 sıcaklığında bir buzdolabı ile çalışan bir ısı motorunun mümkün olan maksimum verimliliğini hesaplamayı ve bunu artırmanın yollarını belirlemeyi mümkün kılar.
İlk defa bir ısı motorunun mümkün olan maksimum verimi Fransız mühendis ve bilim adamı Sadi Carnot (1796-1832) tarafından “Yangının itici gücü ve bu kuvveti geliştirebilen makineler üzerine düşünceler” (1824) adlı çalışmasında hesaplanmıştır. ).
Carnot, çalışma akışkanı olarak ideal bir gaza sahip ideal bir ısı makinesi buldu. İdeal bir Carnot ısı motoru, iki izoterm ve iki adiabattan oluşan bir çevrim üzerinde çalışır ve bu süreçlerin tersinir olduğu kabul edilir (Şekil 13.14). İlk olarak, içinde gaz bulunan bir kap ısıtıcıyla temas ettirilir, gaz izotermal olarak genleşir, T1 sıcaklığında pozitif iş yapar ve bir miktar Q1 ısısı alır.
Daha sonra kap termal olarak yalıtılır, gaz adyabatik olarak genleşmeye devam ederken sıcaklığı buzdolabının T2 sıcaklığına düşer. Bundan sonra, gaz buzdolabıyla temas ettirilir; izotermal sıkıştırma sırasında buzdolabına Q2 ısı miktarını vererek V4 hacmine sıkıştırır.< V 1 . Затем сосуд снова теплоизолируют, газ сжимается адиабатно до объёма V 1 и возвращается в первоначальное состояние. Для КПД этой машины было получено следующее выражение:
Formül (13.17)'den de anlaşılacağı gibi, bir Carnot makinesinin verimliliği, ısıtıcı ve buzdolabının mutlak sıcaklıkları arasındaki farkla doğru orantılıdır.
Bu formülün asıl önemi, verimliliği artırmanın yolunu göstermesidir, bunun için ısıtıcının sıcaklığının arttırılması veya buzdolabının sıcaklığının düşürülmesi gerekir.
T1 sıcaklığında bir ısıtıcı ve T2 sıcaklığında bir buzdolabı ile çalışan herhangi bir gerçek ısı makinesi, ideal bir ısı makinesinin verimini aşan bir verime sahip olamaz: 
Gerçek bir ısı makinesinin çevrimini oluşturan süreçler geri döndürülemez.
Formül (13.17), ısı motorlarının maksimum verim değeri için teorik bir sınır verir. Bu, ısıtıcı ile buzdolabı arasındaki sıcaklık farkı ne kadar büyük olursa, bir ısı motorunun daha verimli olduğunu gösterir.
Yalnızca mutlak sıfıra eşit bir buzdolabı sıcaklığında η = 1 olur. Ayrıca formül (13.17) kullanılarak hesaplanan verimliliğin çalışma maddesine bağlı olmadığı kanıtlanmıştır.
Ancak rolü genellikle atmosferin oynadığı buzdolabının sıcaklığı pratikte ortam hava sıcaklığından daha düşük olamaz. Isıtıcı sıcaklığını artırabilirsiniz. Bununla birlikte, herhangi bir malzemenin (katı) sınırlı bir ısı direnci veya ısı direnci vardır. Isıtıldığında yavaş yavaş elastik özelliklerini kaybeder ve yeterince yüksek bir sıcaklıkta erir.
Artık mühendislerin ana çabaları, parçalarının sürtünmesini, eksik yanmadan kaynaklanan yakıt kayıplarını vb. azaltarak motorların verimliliğini artırmayı amaçlıyor.
Bir buhar türbini için başlangıç ve son buhar sıcaklıkları yaklaşık olarak şu şekildedir: T 1 - 800 K ve T 2 - 300 K. Bu sıcaklıklarda maksimum verim değeri %62'dir (verimlilik genellikle yüzde olarak ölçülür) . Çeşitli enerji kayıpları nedeniyle gerçek verim değeri yaklaşık %40'tır. Maksimum verimlilik (yaklaşık %44) Dizel motorlarla elde edilir.
Çevresel koruma.
Modern dünyayı ısı motorları olmadan hayal etmek zordur. Bize rahat bir yaşam sağlayanlar onlardır. Isı motorları araçları hareket ettirir. Nükleer santrallerin varlığına rağmen elektriğin yaklaşık %80'i termik motorlar kullanılarak üretiliyor.
Ancak ısı motorlarının çalışması sırasında kaçınılmaz çevre kirliliği meydana gelir. Bu bir çelişkidir: Bir yandan insanlığın her yıl giderek daha fazla enerjiye ihtiyacı vardır ve bunun büyük kısmı yakıtın yanması yoluyla elde edilir, diğer yandan yanma süreçlerine kaçınılmaz olarak çevre kirliliği de eşlik eder.
Yakıt yandığında atmosferdeki oksijen miktarı azalır. Ayrıca yanma ürünlerinin kendisi de canlı organizmalara zararlı kimyasal bileşikler oluşturur. Kirlilik sadece yerde değil havada da meydana gelir, çünkü herhangi bir uçak uçuşuna atmosfere zararlı yabancı maddelerin emisyonu eşlik eder.
Motorların sonuçlarından biri, Dünya yüzeyinden kızılötesi radyasyonu emen ve atmosfer sıcaklığının artmasına neden olan karbondioksit oluşumudur. Buna sera etkisi denir. Ölçümler atmosfer sıcaklığının yılda 0,05 °C arttığını gösteriyor. Sıcaklıktaki bu kadar sürekli bir artış, buzların erimesine neden olabilir ve bu da okyanuslardaki su seviyelerinde değişikliklere, yani kıtaların sular altında kalmasına yol açabilir.
Isı motorlarını kullanırken bir olumsuz noktaya daha dikkat edelim. Bu nedenle bazen motorları soğutmak için nehirlerden ve göllerden gelen su kullanılır. Isıtılan su daha sonra geri döndürülür. Su kütlelerindeki sıcaklığın artması doğal dengeyi bozar, bu olaya termal kirlilik denir.
Çevreyi korumak amacıyla, zararlı maddelerin atmosfere salınmasını önlemek amacıyla çeşitli temizleme filtreleri yaygın olarak kullanılmakta ve motor tasarımları iyileştirilmektedir. Yanma sırasında daha az zararlı madde üreten yakıtın yanı sıra yanma teknolojisinde de sürekli bir gelişme vardır. Rüzgar, güneş radyasyonu ve nükleer enerjiyi kullanan alternatif enerji kaynakları aktif olarak geliştirilmektedir. Elektrikli arabalar ve güneş enerjisiyle çalışan arabalar zaten üretiliyor.
