Ursprunglig fråga:
Hej. Dök upp en "rolig samling elevsvar" på nätet med bl a en fysikfråga och ett kul svar. Vill dock gärna veta det riktiga svaret för att kunna gå vidare i livet. Frågan löd ungefär: världens hav innehåller värme. En ingenjör designade en oceanångare som skulle utvinna värme vid T2=10 grader C och avge värme ut i atmosfären vid T1=20 grader C. Ingenjören fick sparken. Varför?
/Ingela O

Svar:
Ja, det kan man fråga sig! Som det är formulerat är det inget annat än en värmepump. Med en värmepump kan man genom att utföra arbete överföra mer värme än tillfört arbete från en kall reservoar till en varm, se fråga 18487 och 18257 .

Värmefaktorn (COP, Coefficient Of Performance) för en värmepump ges för en ideal process (Carnot) av

COP(värmepump) = T_H/(T_H-T_C)

Om man sedan vill använda värmen från den varma reservoaren för en motor (värmemotor) som kan driva oceanångaren så är verkningsgraden

h = (T_H-T_C)/T_H

(se fråga 15817 )

Om vi nu seriekopplar värmepumpen och motorn får vi den totala verkningsgraden

COP*h = 1.

Detta betyder att vi får ut precis den effekt vi puttar in. Observera att vi hela tiden talar om ideala processer utan förluster. I verkligheten vore ovanstående framdrivningsmetod vara mycket olönsam.

Se fråga 15733 för mer om termodynamikens huvudsatser och evighetsmaskiner. Länk 1 innehåller en ganska enkel framställning om termodynamikens andra huvudsats:

So the second law, in words, is just the statement that these two things are impossible. that is:

1. It is impossible for heat to move spontaneously from a cold body to a hot body with no other result.

2. It is impossible to convert heat quantitatively into work with no other result.

The latter statement is sometimes phrased: "It is impossible to make a perpetual motion machine of the second kind." (A perpetual motion machine of the second kind is a machine that converts heat into work without doing anything else. Imagine an ocean liner that scoops up liquid water out of the ocean, pulls the heat out of the water and uses it to power the ship, and dumps the left-over ice cubes out the back of the ship.)

Note that a perpetual motion machine of the second kind would not violate the first law. Energy would be conserved because any heat extracted would be converted into work.

The second law is why automobiles have radiators. Someone might ask why we throw away all that energy that dissipates from the radiator. Why not capture the energy and use it do decrease our gas mileage? The answer is that if you don't dissipate the heat the engine burns up, as you would quickly find out if you bypassed the radiator with a hose or if you drained the coolant from the radiator.

Termodynamik är läran om energi, dess omvandling mellan olika former och särskilt samspelet mellan värme och arbete. Den klassiska termodynamiken studerar kopplingen mellan makroskopiska egenskaper som temperatur, volym och tryck hos system samt hur dessa påverkas och förändras genom termodynamiska processer. (Termodynamik )

Länk 2 innehåller övningar/svar i termodynamik.
/Peter E

Nyckelord: värmepump/kylskåp [8]; termodynamik [17]; evighetsmaskin [14]; verkningsgrad [26];

1 http://www.chem.arizona.edu/~salzmanr/480a/480ants/2ndlaw1/2ndlaw1.html
2 https://www.mech.kth.se/courses/5C1216/luntor/problems.pdf