Почему внутреннюю энергию топлива в тепловом двигателе нельзя полностью превратить в механическую работу?

В тепловом двигателе, таком как двигатель Дизеля или двигатель с искровым зажиганием, полная превращение внутренней энергии топлива в механическую работу невозможно по нескольким причинам:

1. Цикл теплового процесса: Тепловой двигатель работает на основе циклического процесса, в котором происходит последовательное изменение состояния рабочего вещества (топлива и рабочего тела, такого как воздух) от начального состояния до конечного состояния. В идеальной теории, предполагается, что цикл должен быть обратимым, но на практике всегда есть потери и необратимости. Например, в идеальном Цикле Карно потери происходят из-за неизбежных необратимостей, таких как трение, теплопроводность и протечки.
2. Тепловые потери: В процессе превращения топлива в работу происходят тепловые потери. Они могут быть вызваны различными причинами, такими как неполное сгорание топлива, потери тепла через стенки цилиндра или систему охлаждения, потери тепла с отработанными газами и т.д. Тепловые потери снижают эффективность преобразования топлива в работу.
3. Отходящие газы: Внутренняя энергия топлива также теряется в виде отходящих газов. В процессе сгорания топлива выделяются отработанные газы, которые должны быть выведены из системы, чтобы освободить место для свежего рабочего вещества. Отходящие газы содержат тепловую энергию, которая не преобразуется в механическую работу.
4. Второй закон термодинамики: Второй закон термодинамики устанавливает невозможность превращения всей тепловой энергии в работу без каких-либо потерь. Это связано с концепцией энтропии и необратимостей в тепловых процессах. В результате этих необратимостей, часть внутренней энергии топлива всегда теряется в виде тепла, что ограничивает максимальную эффективность теплового двигателя.

В итоге, из-за различных потерь и необратимостей, полное превращение внутренней энергии топлива в механическую работу в тепловом двигателе невозможно. Это приводит к потерям энергии в виде тепла и ограничивает максимальную эффективность таких двигателей.