Figura 1. Un motor cu aburi folosește transferul de căldură pentru a efectua muncă. Turiștii călătoresc în mod regulat cu acest tren cu locomotivă cu aburi cu ecartament îngust în apropierea San Juan Skyway din Durango, Colorado, care face parte din programul National Scenic Byways. (credit: Dennis Adams)
Transferul de căldură este energie în tranzit și poate fi folosită pentru a face muncă. De asemenea, poate fi transformat în orice altă formă de energie. Un motor de mașină, de exemplu, arde combustibil pentru transferul de căldură într-un gaz. Munca este efectuată de gaz, deoarece acesta exercită o forță pe o distanță, transformându-și energia într-o varietate de alte forme – în energie potențială cinetică sau gravitațională a mașinii; în energie electrică pentru a face să funcționeze bujiile, radioul și luminile; și înapoi în energie stocată în bateria mașinii. Dar cea mai mare parte a transferului de căldură produs de arderea combustibilului în motor nu lucrează asupra gazului. Mai degrabă, energia este eliberată în mediul înconjurător, ceea ce implică faptul că motorul este destul de ineficient.
Se spune adesea că motoarele moderne pe benzină nu pot fi făcute să fie semnificativ mai eficiente. Același lucru îl auzim și în ceea ce privește transferul de căldură la energia electrică în marile centrale electrice, indiferent dacă acestea sunt alimentate cu cărbune, petrol, gaze naturale sau energie nucleară. De ce se întâmplă acest lucru? Este ineficiența cauzată de probleme de proiectare care ar putea fi rezolvate cu o inginerie mai bună și materiale superioare? Este o parte a unei conspirații pentru a face bani de către cei care vând energie? De fapt, adevărul este mult mai interesant și dezvăluie multe despre natura transferului de căldură.
Legile fizice de bază guvernează modul în care are loc transferul de căldură pentru efectuarea de lucru și impun limite insurmontabile asupra eficienței sale. Acest capitol va explora aceste legi, precum și multe aplicații și concepte asociate cu ele. Aceste subiecte fac parte din termodinamică – studiul transferului de căldură și relația sa cu efectuarea lucrului.
.