थर्मल एफिशिएंसी क्या है?
थर्मल एफिशिएंसी यानी ऊष्मीय दक्षता (\(\eta\)) यह बताती है कि कोई हीट इंजन दी गई ऊष्मा ऊर्जा को कितनी कुशलता से उपयोगी यांत्रिक कार्य में बदलता है। यह एक मात्राहीन (dimensionless) अनुपात है, जिसे अक्सर प्रतिशत में दर्शाया जाता है। ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम के अनुसार कोई भी वास्तविक इंजन 100% दक्षता तक नहीं पहुँच सकता, क्योंकि कुछ ऊष्मा हमेशा ठंडे भंडार (cold reservoir) में निकल जाती है।
इस कैलकुलेटर का उपयोग कैसे करें
दी गई ऊष्मा Qin (इंजन को मिली ऊर्जा, जैसे ईंधन जलाने से) और निकाली गई ऊष्मा Qout (वातावरण या ठंडे भंडार में खोई ऊर्जा) दोनों को जूल में दर्ज करें। कैलकुलेटर दक्षता को भिन्न और प्रतिशत दोनों रूप में बताता है, साथ ही शुद्ध कार्य (net work) भी देता है।
सूत्र को समझें
शुद्ध कार्य, अंदर गई और बाहर निकली ऊर्जा का अंतर होता है: $$W_{net} = Q_{in} - Q_{out}$$ दक्षता वह भिन्न है जो दी गई ऊष्मा में से कार्य में बदल जाती है: $$\eta = \frac{W_{net}}{Q_{in}} = 1 - \frac{Q_{out}}{Q_{in}}$$ इसे प्रतिशत में बदलने के लिए 100 से गुणा करें।
हल किया हुआ उदाहरण
मान लीजिए कोई इंजन 1000 J ऊष्मा अवशोषित करता है और 600 J बाहर निकालता है। तब $$W_{net} = 1000 - 600 = 400 \text{ J}$$ और $$\eta = \frac{400}{1000} = 0.40$$ यानी 40%। इसका मतलब है कि दी गई ऊष्मा का 40% उपयोगी कार्य बनता है, जबकि 60% बाहर निकल जाता है।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
क्या दक्षता 100% से अधिक हो सकती है? नहीं। किसी भी वास्तविक इंजन में Qout हमेशा शून्य से अधिक होता है, इसलिए \(\eta\) हमेशा 1 (100%) से कम रहता है।
मुझे कौन-सी इकाइयाँ इस्तेमाल करनी चाहिए? कोई भी एक जैसी ऊर्जा इकाई चलेगी (जूल, kJ, BTU) — बस दोनों इनपुट में एक ही इकाई हो। दक्षता तो मात्राहीन होती है।
इसका कार्नो दक्षता से क्या संबंध है? कार्नो दक्षता \(\left(1 - \frac{T_{cold}}{T_{hot}}\right)\) सैद्धांतिक रूप से अधिकतम संभव दक्षता है। मापी गई ऊष्मा से यहाँ निकाली गई वास्तविक दक्षता हमेशा उसके बराबर या उससे कम होती है।
