Brevi considerazioni fisiche e termodinamiche sul rendimento di un motore in relazione alle temperature dell'ambiente

La seconda legge della termodinamica ci insegna che: è impossibile costruire una macchina termica che produca lavoro meccanico (nel nostro caso il movimento del pistone) utilizzando l'energia proveniente da una sorgente termica ad alta temperatura (nel nostro caso all'interno del cilindro) senza scaricare una parte di questa energia in una zona a temperatura bassa.

Con questo voglio dire che la macchina termica più vicina alla perfezione non convertirà mai tutta l'energia termica che riceve in lavoro. Ritornando al motore (la zona ad alta temperatura è il cilindro, quella a bassa temperatura è l'ambiente all'uscita della marmitta) possiamo capire che sfruttiamo meno del 50% dell'energia che il nostro motore potrebbe convertire in energia.

Ad esempio: all'interno del motore ci sono 100J (Joule), per compiere il lavoro ne deve cedere 70J alla zona a bassa temperatura quindi otterremo un rendimento pari al 30% dell'energia a nostra disposizione.

Per questo motivo in inverno la nostra moto dovrebbe andare meglio essendoci una differenza di temperatura maggiore tra interno ed esterno ma sappiamo che nel motore entra comunque aria troppo fredda; per questo motivo si dovrebbe trovare un combustibile che bruci ad una temperatura più elevata in modo da mantenere un'elevata differenza tra interno ed esterno e che quindi che possa produrre più lavoro (potenza) a nostra disposizione.