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发动机的热效率到了100%怎么办

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发动机的热效率到了100%怎么办

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发动机的热效率到了100%怎么办
如果内燃机热效率突破100%，就意味着我们的技术突破到了另一个层次 。简单来说，内燃机根本不可能达到100%的热效率，100%的热效率意味着燃料燃烧产生的热量没有任何形式的损失，这是不现实的 。在能量传递的过程中，损耗是不可避免的！当内燃机热效率达到100%时，就会失去暖风车的暖风，这实际上是利用发动机散发的余热来加热空燃气实现的，所以只要发动机的热量以任何形式散发出去，热效率就永远达不到100%！因此 ， 如果内燃机的热效率达到100%，燃烧燃料产生的热量就会完全封闭在发动机内部，这样汽车就会因为没有发动机的余热而失去暖风功能 。就算是电加热也不能用，因为车载电源是在发动机运转的情况下，而电加热仍然是热量的消耗和同样对低热效率的拖累，所以即使用电加热 ， 热效率仍然会低于100%！当热效率为100%时，一定是全新材料创造的现象 。现在极限热效率只有40%(混动版是41%)，是峰值热效率 。其实内燃机的热效率是根据实际情况不断变化的！如上图所示，40%的热效率仅低于特定的发动机转速和负载，而平均热效率仅为35%左右，这意味着大约65%的热量损失 。让我们看看这65%的热量是怎么流失的，如果不流失会怎么样！机械能转换:平均消耗35%的热量 。
废热消耗:平均消耗30%的热量 。
冷却系统的热量消耗:平均消耗30%的热量 。
发动机表面散热:消耗10%左右的热量 。
在内燃机中，燃料燃烧产生的热量全部被上述四路消耗掉，除了机械能的转化是合理的消耗外 ， 其他三路都是废物；别浪费了，好吗？如果不浪费这些能量，机器大概几分钟都不会运转，因为没有冷却系统的加持，燃料燃烧产生的高温会形成热量堆积，很容易将发动机融化，那么是否需要新的耐高温材料来建造机器呢？
当燃料在气缸中燃烧时，火焰核心温度接近2000开尔文(甚至更高) ， 这可以转化为大约1727摄氏度 。但是铁的熔点只有1538摄氏度 ， 所以如果燃烧产生的热量没有被冷却系统带走，很容易导致热量积聚，损坏发动机 。我们汽车的发动机之所以没有被融化，其实是依靠冷却系统帮助散热，因为气缸壁外侧和气缸盖外侧都是冷却液；因此，无论燃油燃烧多少热量和温度，都可以被燃烧室和气缸盖外的大量冷却液迅速带走，所以气缸壁的最高温度只有100°C以上！
这样保证了发动机不被熔化，但是因为有这个散热系统的存在，它消耗的热量至少有30%，所以热效率必然低于100% ， 所以100%的热效率其实是不可能的！实现这一目标的前提是要用全新的材料来打造发动机，这种材料至少要有耐高温的能力，而不仅仅是1727度，因为没有冷却系统的持续热积累形成的高温不仅仅是1727度，所以材料非常重要；所以 ， 未来内燃机如果达到100%热效率，必然会带来材料的全面更新，就现有材料而言，这是无法实现的！
当热效率为100%时，排气温度接近环境温度的汽车尾气带走的热量惊人，至少占30%左右 。如果热效率是100% ， 那么这30%的热量是不能损失的，所以我们只能提前回收废气携带的所有热量(不可能取消废气)，那么我们需要有一个强大的能量回收装置，完全回收废气中的热量 。然而，根据开尔文对热力学第二定律的描述，不可能从单个热源中获取热量，并在没有其他影响的情况下将其完全转化为有用的功 。简单来说 ， 即使是先进的能量回收装置，也不能完全吸收热量，然后完全转化为有用的功，所以一定有其他影响！也就是说，即使将来有这样先进的能吸收100%废热的能量回收装置，也仍然没有办法将其全部转化为有用的功 。既然不能全部转化为有用的功，那还是会造成一定的热量损失！所以，100%热效率的内燃机其实做不出来，其实只是一个美好的想法 。即使我们能克服材料和技术的限制，我们也无法突破那些热力学定律的限制 。我们今天的内燃机都是从热力学定律推导出来的，走这条路是不可能突破热力学定律的约束的 。所以这里有一个古老的悖论，那就是今天的内燃机完全符合传统的热力学定律，而内燃机未来的发展目标是打破热力学定律？基于热力学定律的机器必须打破热力学定律 。这是一个古老的悖论吗？所以 ， 100%热效率的内燃机在这个飞机上是不存在的！
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