Fysikaalinen kemia pohjaa melkolailla termodynamiikkaan, joten jospa tässä varastaisi kysymyksen rappeutuvalta naapuripalstalta liittyen termodynamiikkaan ja 2. lajin ikiliikkujaan. Toisen lajin ikiliikkuja olisi esim. laite, joka ottaisi meren valtavasta, mutta tasaisesti jakautuneesta energiasta osan työn tekemiseen.
Ajatellaanpas 273K:ssa olevaa ulkoilmaa ja taloa, joka on samassa lämpötilassa. Talon lämmöneristys olkoon sellainen, että 5 kW lämmitys riittää nostamaan sisälämpötilan 303K (30°C) Nyt voisi kuvitella, että 1kW sähkötehon ottava ilmalämpöpumppu nostaisi sisälämpötilan 303K, eli sen lämpöteho olisi juuri tuo 5kW. Ja sitten pyrittäisiin hyödyntämään syntynyttä sisä- ja ulkolämpöitilojen eroa lämpövoimakoneessa, joka tuottaisi sähköä, mieluummin yli yhden kilowastin teholla. Näin kuvailevasti kerrottuna tuo vaikuttaa ihan lupaavalta, mutta entäs kestääkö tuo kvantitatiivista tarkastelua?
Termodynaaminen (maksimi) hyötysyhde lämpövoimakoneelle on kahden lämpötilan välillä on:
n = 1 - (Tmin/Tmax)
http://www.kurssit.lut.fi/040301000/main/5_3_2.html
Tuosta saamme tälle sisälämpöä hyödyntävälle laitteelle teoreettiseksi maksimitehoksi 0,099 * 5kW = 0,495kW, eli n. puolet lämpöpumpun vaatimasta tehosta.
Jo tämä yksin riittää osoittamaan, ettei ikiliikkuja näyttäisi kovinkaan lupaavalta.
Nyt edelleen herää ajatus, että voisiko tuo lämpövoimakone kuitenkin edesauttaa sitä ilmalämpöpumppua, vaikkei ihan yksin sitä jaksaisikaan pyörittää?
Tämä vaatisi vähän enemmän laskentaa, mutta kun tuossa yllä oletettiin, että sisälämpötila pysyy vakiona, niin tämähän ei kuitenkaan pitäisi paikkaansa, jos energiavirta ulos olisi ensiksikin se lämpöhävioiden 5 kW ja toisekseen lämpövoimakoneen 5 kW. Eristämällä talo täydelliseti päästäisiin tästä ongelmasta, mutta silloihan ei koko lämpöpumppuakaan tarvittaisi, koska vähäisetkin lämmönlähteet (kuten ihmiset) riittäisivät pitämään lämpötilan sopivana.
Toinen vaihtoehto olisi kaksinkertaistaa ilmalämpöpumpun teho, jolloin se ottaisi 2kW energiaa, josta ihanteellisella lämpövoimakoneella saisi "anteeksi" n. 0,5kW. Eli sähkölasku olisi n. 1,5 kertainen pelkään ilmalämpöpumppuun verrattuna. Siis mitään lisähyötyä ei lämpövoimakoneesta olisi vaan ainoastaan haittaa.
Johtopäätös: hyvät ikiliikkujaideat kannattaa tarkastella myös kvantitatiivisesti.
Ajatellaanpas 273K:ssa olevaa ulkoilmaa ja taloa, joka on samassa lämpötilassa. Talon lämmöneristys olkoon sellainen, että 5 kW lämmitys riittää nostamaan sisälämpötilan 303K (30°C) Nyt voisi kuvitella, että 1kW sähkötehon ottava ilmalämpöpumppu nostaisi sisälämpötilan 303K, eli sen lämpöteho olisi juuri tuo 5kW. Ja sitten pyrittäisiin hyödyntämään syntynyttä sisä- ja ulkolämpöitilojen eroa lämpövoimakoneessa, joka tuottaisi sähköä, mieluummin yli yhden kilowastin teholla. Näin kuvailevasti kerrottuna tuo vaikuttaa ihan lupaavalta, mutta entäs kestääkö tuo kvantitatiivista tarkastelua?
Termodynaaminen (maksimi) hyötysyhde lämpövoimakoneelle on kahden lämpötilan välillä on:
n = 1 - (Tmin/Tmax)
http://www.kurssit.lut.fi/040301000/main/5_3_2.html
Tuosta saamme tälle sisälämpöä hyödyntävälle laitteelle teoreettiseksi maksimitehoksi 0,099 * 5kW = 0,495kW, eli n. puolet lämpöpumpun vaatimasta tehosta.
Jo tämä yksin riittää osoittamaan, ettei ikiliikkuja näyttäisi kovinkaan lupaavalta.
Nyt edelleen herää ajatus, että voisiko tuo lämpövoimakone kuitenkin edesauttaa sitä ilmalämpöpumppua, vaikkei ihan yksin sitä jaksaisikaan pyörittää?
Tämä vaatisi vähän enemmän laskentaa, mutta kun tuossa yllä oletettiin, että sisälämpötila pysyy vakiona, niin tämähän ei kuitenkaan pitäisi paikkaansa, jos energiavirta ulos olisi ensiksikin se lämpöhävioiden 5 kW ja toisekseen lämpövoimakoneen 5 kW. Eristämällä talo täydelliseti päästäisiin tästä ongelmasta, mutta silloihan ei koko lämpöpumppuakaan tarvittaisi, koska vähäisetkin lämmönlähteet (kuten ihmiset) riittäisivät pitämään lämpötilan sopivana.
Toinen vaihtoehto olisi kaksinkertaistaa ilmalämpöpumpun teho, jolloin se ottaisi 2kW energiaa, josta ihanteellisella lämpövoimakoneella saisi "anteeksi" n. 0,5kW. Eli sähkölasku olisi n. 1,5 kertainen pelkään ilmalämpöpumppuun verrattuna. Siis mitään lisähyötyä ei lämpövoimakoneesta olisi vaan ainoastaan haittaa.
Johtopäätös: hyvät ikiliikkujaideat kannattaa tarkastella myös kvantitatiivisesti.
Vastaukset 1
Vanhimmat
on tarvetta hiilivaunulle ja sellainen löytyy, niin liikkuuko juna rivakammin kuin pelkällä perussetillä?