Для оценки максимального значения коэффициента полезного действия (КПД) тепловой машины можно использовать формулу КПД идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно. Эта формула выражается как:
[
\eta = 1 - \frac{T_c}{T_h}
]
где ( \eta ) — коэффициент полезного действия, ( T_c ) — температура холодильника, а ( T_h ) — температура нагревателя. Важно отметить, что температуры в этой формуле должны быть выражены в кельвинах.
Переведем температуры из градусов Цельсия в кельвины:
- Температура нагревателя: ( T_h = 227^\circ C = 227 + 273.15 = 500.15 \, K )
- Температура холодильника: ( T_c = 27^\circ C = 27 + 273.15 = 300.15 \, K )
Теперь подставим эти значения в формулу КПД:
[
\eta = 1 - \frac{300.15}{500.15} \approx 1 - 0.6001 = 0.3999
]
Или, выражая в процентах:
[
\eta \approx 39.99\%
]
Таким образом, максимальное значение КПД, которое может иметь тепловая машина с заданными условиями температур, составляет приблизительно 40%. Это теоретический предел, основанный на предположении, что машина работает по идеальному обратимому циклу Карно, что на практике достигнуть очень сложно из-за неизбежных потерь и неидеальности реальных процессов.