ચક્રીય પ્રક્રિયા પર આધારિત હીટ એન્જિનની મૂળભૂત લાક્ષણિકતાઓ જણાવો અને તેની કાર્યક્ષમતાનું સૂત્ર મેળવો.

(N/A) હીટ એન્જિનની મૂળભૂત લાક્ષણિકતાઓ એ છે કે એન્જિન $T_{1}$ તાપમાને રહેલા ગરમ પરિસર (hot reservoir) માંથી $Q_{1}$ જેટલી ઉષ્મા મેળવે છે,$T_{2}$ તાપમાને રહેલા ઠંડા પરિસર (cold reservoir) માં $Q_{2}$ જેટલી ઉષ્મા મુક્ત કરે છે અને આસપાસના વાતાવરણ પર $W$ જેટલું કાર્ય કરે છે. આ એન્જિનની મૂળભૂત લાક્ષણિકતાઓ આકૃતિમાં દર્શાવેલ છે.
ચક્રીય પ્રક્રિયા હોવાથી,કાર્યકારી પદાર્થની આંતરિક ઉર્જામાં થતો ફેરફાર શૂન્ય છે. તેથી,કાર્યકારી પદાર્થ દ્વારા શોષાયેલી ચોખ્ખી ઉષ્મા $Q = W$ થાય,જ્યાં $W = Q_{1} - Q_{2}$ છે.
એન્જિન દ્વારા પ્રતિ ચક્ર કરવામાં આવેલા ચોખ્ખા કાર્ય અને કાર્યકારી પદાર્થ દ્વારા સ્ત્રોતમાંથી પ્રતિ ચક્ર શોષાયેલી કુલ ઉષ્માના ગુણોત્તરને એન્જિનની કાર્યક્ષમતા $\eta$ કહેવામાં આવે છે.
$\therefore \text{કાર્યક્ષમતા} = \frac{\text{પ્રતિ ચક્ર થયેલ ચોખ્ખું કાર્ય}}{\text{પ્રતિ ચક્ર શોષાયેલી ઉષ્મા}}$
$\therefore \eta = \frac{W}{Q_{1}} = \frac{Q_{1} - Q_{2}}{Q_{1}}$
$\therefore \eta = 1 - \frac{Q_{2}}{Q_{1}}$
ઉપરનું સમીકરણ સૂચવે છે કે જો $Q_{2} = 0$ હોય,તો એન્જિનની કાર્યક્ષમતા $\eta = 1$ થાય,જેનો અર્થ છે કે એન્જિનની કાર્યક્ષમતા $100 \%$ થાય છે.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો પ્રથમ નિયમ આવા એન્જિનને નકારતો નથી,પરંતુ $\eta = 1$ ($100 \%$ કાર્યક્ષમતા) ધરાવતું આદર્શ એન્જિન ક્યારેય શક્ય નથી,ભલે આપણે વાસ્તવિક હીટ એન્જિન સાથે સંકળાયેલા વિવિધ પ્રકારના વ્યયને દૂર કરી શકીએ.
ઉષ્માગતિશાસ્ત્રનો બીજો નિયમ હીટ એન્જિનની કાર્યક્ષમતા પર મૂળભૂત મર્યાદા મૂકે છે.