Ydinvoimalan turbiiniin tulevan höyryn lämpötila on 286 °C, ja höyry poistuu turbiinista 250 °C lämpötilassa. Oletetaan, että kaikki vedestä poistunut sisäenergia on saatu muunnettua sähköksi.

Turbiinin jälkeen höyry on jäähdytettävä ennen sen syöttämistä uudelleen reaktoriin. Höyry jäähdytetään 185 °C lämpötilaan. Tämän jälkeen höyry lämmitetään reaktorissa ydinenergialla takaisin 286 °C lämpötilaan.

Laske ydinvoimalan hyötysuhde, eli kuinka suuri osa ydinenergiasta saadaan muunnettua sähköksi.

 

Ratkaisu:

Oletetaan höyryn ominaislämpökapasiteetti [[$c$]] vakioksi. Tällöin höyryn lämpötilan muuttuessa siihen tai siitä pois siirtyy lämpö

[[$ \quad Q=cm\Delta T $]]​.

Ydinpolttoaineesta vapautuva energia lämmittää höyryn 185 °C:n lämpötilasta 286 °C:een. Lämpötilan muutos on 101 °C ja tähän liittyvä lämpö on reaktorin ottoenergia:

[[$ \quad Q_\text{otto}=cm\Delta T_1 $]]​.

Turbiinissa höyry tekee työtä ja sen lämpötila laskee 286 °C:n lämpötilasta 250 °C:een. Lämpötilan muutos on 36 °C ja tähän liittyvä lämpö on reaktorin hyötyenergia:

[[$ \quad Q_\text{hyöty}=cm\Delta T_2 $]]​.

Hyötysuhdetta laskettaessa tuntematon massa supistuu pois. Sama määrä vettä sekä lämmitetään, että jäähdytetään. Hyötysuhteeksi saadaan

[[$ \quad \eta=\dfrac{Q_\mathrm{hyöty}}{Q_\mathrm{koko}}=\dfrac{cm\Delta T_2}{cm\Delta T_1}=\dfrac{\Delta T_2}{\Delta T_1}=\dfrac{36\text{ }^\circ\text{C}}{101\text{ }^\circ\text{C}}\approx0{,}36 $]]​