例举能量转换效率计算的常见类型
例举能量转换效率计算的常见类型
（江苏吴江桃源中学钮云坤215236）
提起效率,同学们一般都会想到简单机械的机械效率,即有用功与总功的比值，其实效率在能量转移或转化过程中有着广泛的应用。使用能源的过程实际上就是能量转移或转化的过程，能源在一定条件下可以转换成人们所需要的各种形式的能量，例如，煤燃烧后放出热量，可以用来烧水、做饭、取暖；也可以用来生产蒸汽，推动蒸汽机转换为机械能，或者推动汽轮发电机转变为电能。电能又可以通过电动机、电灯或其它用电器转换为机械能、光能或内能等。一般情况下能源不可能全部转化为人们需要得到的能量，所谓能量转换效率就是人们需要得到的能量（即有用能量）与当初消耗总能量的比值，计算公式为效率=输出有用能量/输入的总能量。当今社会能源紧缺，如何提高能源利用率是我们迫切需要解决的热点问题，有关能量转换效率的计算在考卷上屡见不鲜，现例举如下：
1、电热水壶烧水：如功率为100W的电热水壶正常工作28分钟，可
将4Kg水从20℃加热到100℃，其效率多大？用电热水壶烧水时水的温度升高需要吸收热量，水增加的内能是我们需要的能量，属于有用能量，而电热水壶消耗的电能是输入的总能量，所以此电热水壶烧水的效率为：η=Q吸/W=c m Δt/P t=4.2×103×4×（100—20）/（100×28×60）=80%
2、锅炉烧水：如某锅炉将100Kg水从32℃加热到100℃，需要燃烧
3.36Kg热值为3.4×107J/Kg的无烟煤，其效率多大？用锅炉烧水
时，水增加的内能是有用能量，而燃料完全燃烧放出的能量（即燃料的化学能）是输入的总能量，所以此锅炉烧水的效率为：η=Q 吸/Q放=c m Δt/q m煤=4.2×103×100×（100—32）/（3.4×107×
3.36）=25%
3、太阳能热水器：如有一总集热面积为1.35m2的热水器10h可将100Kg
水从20℃加热到80℃，而每m2每小时地球表面接收的太阳能为
3.6×106J，其效率多大？太阳能热水器工作时，水增加的内能是有
用能量，辐射到集热管的太阳能为输入的总能量，此太阳能热水器烧水的效率为：η=Q吸/Q太阳=c m Δt/ Q太阳=4.2×103×100×（80—20）/（3.6×106×1.35×10）=51.85%
4、热机：
（1）. S195柴油机标有“0.27Kg/Kwh”，即它每消耗0.27Kg柴油可输出1Kwh的有用能量（柴油热值为q=3.3×107J/Kg），其效率多大？热机是把内能转化为机械能的机器，其中获得的机械能是属于有
用能量，而燃料完全燃烧放出的热量是输入的总能量，此柴油机的效率为：η=W有/Q放= 1Kwh/qm=3.6×106/（3.3×107×0.27）=40.4% （2）. 某新款汽车发动机输出功率为69Kw，1h耗油20Kg（汽油热值为q=4.6×107J/Kg），其效率多大？此过程中，输出的有用能量用W有= P出·t计算，此汽车发动机的效率为η=W有/Q放=P 出·t/qm=69×103×3600/（4.6×107×20）=27%
5、电动机：标有“6v3w”的电动机线圈内阻为3Ω，在不计摩擦的情况下正常工作其效率多大？电动机工作时电能转化为机械能和内能，如不计摩擦，此内能就是电动机线圈本身通电时产生的电热，这样获得的机械能就等于消耗的电能减去产生的电热。此电动机正常工作时电流I=P/U=3w/6v=0.5A，此电动机的效率为：η=W机/W总= （W 总--Q）/ W总=（Pt-I2Rt）/ Pt=（P-I2R）/P=（3—0.52×3）/3=75%
6、太阳能电池：某太阳能汽车，太阳光照射到它的电池板上的辐射总功率为8×103W，在晴朗的天气，电池板对着太阳时产生的电压为160v，并对车上的电动机提供10A的电流，其效率多大？太阳能电池是利用太阳能获得电能的装置，产生的电能属于有用能量，而消耗的太阳能是输入总能量。此太阳能电池的效率为：
η=W电/Q太= UIt/P太t= UI/P太=160×10/（8×103）=20%
7、白炽灯：一只40W的白炽灯正常工作1秒钟产生光能约8J，其效率多大？白炽灯正常工作时电能转化为光能和内能，其中获得的光能是有用能量，而它消耗的电能是输入总能量。此白炽灯发光的效率为：η=W光/W电= W光/Pt=8/（40×1）=20%，
8、火力发电：某电厂燃烧1t无烟煤可发电92Kwh，其发电效率多大？火力发电是将燃料的化学能转化为电能，所获得的电能即为有用能量，消耗的燃料的化学能就是输入总能量。其发电效率为：
η=W电/Q放=92 Kwh/qm=92×3.6×106/（3.4×107×103）=10%
9、高压输电：有一110Kv22Mw高压输电设备，输电线总电阻50Ω，其输电效率多大？高压输电时，输出端（给用户提供）的电能就是有用能量，而输入端输入的电能就是输入总能量，两者的差距就是输电线本身消耗的电能（即电热）。高压输电中电流I=P/U=22w×106 /（110v×103）=200A，其输电效率为：η=W有/W总=（Pt—I2R线t）/ Pt=（P—I2R线）/P=（22×106—2002×50）/（22×106）=90.9%
10、电动车：160V 10A的电动车，在平直路面上匀速行驶，所受地面阻力为288N，1h行驶15Km，其效率多大？电动车行驶时将电能转化为机械能，获得的机械能克服摩擦做功使车前进，所以它克服摩擦做的功就是有用能量，而消耗的电能为输入总能量。此电动车的效
率为：η=W有/W总=f.S/UIt=288×15×103/（160×10×3600）=75%以上只是计算能量转换效率的常见类型，实际生活中有关能量转换效率的问题还有很多。
一文看懂光电转化效率计算方法
一文看懂光电转化效率计算方法 光电转化效率简介光电转化效率，即入射单色光子-电子转化效率（monochromaticincidentphoton-to-electronconversionefficiency，用缩写IPCE表示），定义为单位时间内外电路中产生的电子数Ne与单位时间内的入射单色光子数Np之比。 光电转化效率的公式从电流产生的过程考虑，IPCE与光捕获效率（lightharvestingefficiency）LHE（l）、电子注入量子效率finj及注入电子在纳米晶膜与导电玻璃的后接触面（backcontact）上的收集效率fc三部分相关。见公式： IPCE（l）=LHE（l）′finj′fc=LHE（l）′f（l） 其中finj′fc可以看作量子效率f（l）。由于0￡LHE（l）￡1，所以对于同一体系，IPCE （l）￡f（l）。两者相比，IPCE（l）能更好地表示电池对太阳光的利用程度，因为f（l）只考虑了被吸收光的光电转化，而IPCE（l）既考虑了被吸收光的光电转化又考虑了光的吸收程度。譬如，若某电极的光捕获效率为1%，而实验测得量子效率f（l）为90%，但其IPCE（l）只有0.9%。作为太阳能电池，必须考虑所有入射光的利用，所以用IPCE（l）表示其光电转化效率更合理；作为LB膜或自组装膜敏化平板电极的研究主要用来筛选染料而不太注重光捕获效率，所以常用f（l）表示光电转化效果。在染料敏化太阳能电池中，IPCE（l）与入射光波长之间的关系曲线为光电流工作谱。 太阳能电池板转换效率计算公式光照强度—以AM1.5为标准，即1000W/m2 暗电流比例—Irev》6电池片所占比例 低效片比例—P156Eff《14.5%电池片所占比例 太阳能电池片功率计算公式 电池片制造商在产品规格表中会给出标准测试条件下的太阳电池性能参数：一般包括有短路电流Isc;开路电压V oc;最大功率点电压Vap;最大功率点电流Iap;最大功率Pmpp;转换效率Eff等。标准测试条件下，最大功率Pmpp与转换效率之间有如下关系：
能量传递计算
生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点，考生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。下面就相关问题解法分析如下： 一、食物链中的能量计算 1.已知较低营养级生物具有的能量（或生物量），求较高营养级生物所能获得能量（或生物量）的最大值。 例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（） A. 24kJ B. 192kJ D. 960kJ 解析：据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者（第一营养级）所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。因而第四营养级所获得能量的最大值为：24000×20%×20%×20%=192kJ。 答案：D 规律：已知较低营养级的能量（或生物量），不知道传递效率，计算较高营养级生物获得能量（或生物量）的最大值时，可按照最大传递效率20%计算，即较低营养级能量（或生物量）×(20%)n（n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 2.已知较高营养级的能量（或生物量），求较低营养级应具备的能量（或生物量）的最小值。 例2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（） A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg
解析：据题意，要计算消耗的第一营养级的生物量，应按照能量传递的最大效率20%计算。设需消耗第一营养级的生物量为X kg，则X=1÷(20%)4=625 kg。 答案：C 规律：已知能量传递途径和较高营养级生物的能量（或生物量）时，若需计算较低营养级应具有的能量（或生物量）的最小值（即至少）时，按能量传递效率的最大值20%进行计算，即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量（或生物量）×5n（n为食物链中，由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 3.已知能量的传递途径和传递效率，根据要求计算相关生物的能量（或生物量）。 例3.在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了240molO2，若能量传递效率为10%～15%时，次级消费者获得的能量最多相当于多少mol葡萄糖（） B. 解析：结合光合作用的相关知识可知：生产者固定的能量相当于240÷6＝40mol 葡萄糖；生产者的能量传递给次级消费者经过了两次传递，按最大的能量传递效率计算，次级消费者获得的能量最多相当于40×15%×15%＝葡萄糖。 答案：C 规律：已知能量传递效率及其传递途径时，可在确定能量传递效率和传递途径的基础上，按照相应的能量传递效率和传递途径计算。 二、食物网中能量流动的计算 1.已知较高营养级从各食物链中获得的比例，未告知传递效率时的能量计算。 例4.右图食物网中，在能量传递效率为10%～20%时，假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等。则人的体重每增加1 kg，至少需要消耗水藻 kg。 解析：由题意知：人从大鱼和小鱼处获得的能量是相等的，小鱼从虾和水藻处获得的能量是相等的，而且，题中“至少”需要多少，应按能量传递的最大效率计算。计算方法如下：
什么是光电转化效率
光电转化效率(IPCE) 光电转化效率,即入射单色光子-电子转化效率(monochromatic incident photon-to-el ectron conversion efficiency，用缩写IPCE表示)，定义为单位时间内外电路中产生的电子数Ne与单位时间内的入射单色光子数Np之比.其数学表达式见公式：IPCE= 1240 Isc / (l Pin) 其中Isc、l和Pin所使用的单位分别为μA cm-2 、nm和W m-2。 从电流产生的过程考虑，IPCE与光捕获效率(light harvesting efficiency) LHE (l)、电子注入量子效率finj及注入电子在纳米晶膜与导电玻璃的后接触面(back cont act)上的收集效率fc三部分相关。见公式： IPCE (l) = LHE (l) ′ finj ′ fc= LHE (l) ′ f(l) 其中finj′fc可以看作量子效率f (l)。由于0 ￡LHE (l) ￡1，所以对于同一体系, IPCE (l) ￡ f (l)。两者相比，IPCE (l)能更好地表示电池对太阳光的利用程度,因为f (l)只考虑了被吸收光的光电转化,而IPCE (l) 既考虑了被吸收光的光电转化又考虑了光的吸收程度。譬如，若某电极的光捕获效率为1%，而实验测得量子效率 f (l) 为90%，但其IPCE (l) 只有0.9%。作为太阳能电池，必须考虑所有入射光的利用，所以用IPCE (l) 表示其光电转化效率更合理；作为LB膜或自组装膜敏化平板电极的研究主要用来筛选染料而不太注重光捕获效率，所以常用f (l)表示光电转化效果。在染料敏化太阳能电池中，IPCE (l) 与入射光波长之间的关系曲线为光电流工作谱。 太阳能光伏行业： 太阳能电池的IPCE是指太阳能电池的电荷载流子数目与照射在太阳能电池表面一定能量的光子数目的比率。因此，太阳能电池的IPCE与太阳能电池对照射在太阳能电池表面的各个波长的光的响应有关。太阳能电池的IPCE与光的波长或者能量有关。如果对于一定的波长，太阳能电池完全吸收了所有的光子，并且我们搜集到由此产生的少数载流子（例如，电子在P型材料上），那么太阳能电池在此波长的IPCE 为1。对于能量低于能带隙的光子，太阳能电池的IPCE为0。理想中的太阳能电池的IPCE是一个正方形，也就是说，对于测试的各个波长的太阳能电池IPCE是一个常数。但是，绝大多数太阳能电池的IPCE会由于再结合效应而降低，这里的电荷载流子不能流到外部电路中。用稍微专业点的术语来说的话，综合器件的厚度和入射光子规范的数目来说，太阳能电池的量子效率可以被看作是太阳能电池对单一波长的光的吸收能力。 太阳能电池的IPCE通过用波长可调的单色光照射太阳能电池，同时测量太阳能电池在不同波长的单色光照射下产生的短路电流,从而得到太阳能电池的IPCE。通常太阳能电池IPCE的测试需要由宽带光源、单色仪、信号放大模块、光强校准模块、计算机控制和数据采集处理模块组成。[1] 参考资料 1.
电力能量转换效率测量方法 (应用指南)
是德科技 能量转换效率测量方法 应用指南
什么是能量转换效率？ 效率是对为完成特定任务而投入的时间和精力的有效性评估。如果此任务是将一种形式的能量转换为另一种能量，那么转换效率指的是能量转换的实施效果。对于电力转换过程而言，效率的测量方式为输出功率（单位为瓦特）除以输入功率（单位为瓦特），用百分比表示。在电力电子学中，使用希腊字母（η）来表示效率。参见图 1。 理想的电力转换过程的效率为 100%。但是，达到 100% 的效率是不可能的，因为所有真实的电子器件均会以热能的形式损失部分能量。部分输入功率用于能量转换过程本身，因此输入功率不会完全转换为输出功率。因此，效率必定小于 100% 。 Power out (W) Efficiency(%)x100 Power in (W) =η=图 1. 效率（η）是用输出功率（单位为瓦特）除以输入功率（单位为瓦特）所得结果的百分比。 能量转换效率为什么重要？ 显而易见，能量转换效率越高，损耗的能量就越少。能量损耗会产生诸多成本：资金，因为我们为消耗的能源付费；时间，因为我们必须更频繁地为电池供电设备充电；产品尺寸，因为能量损耗所产生的热量必须得到恰当消散；以及环境污染，因为需要产生更多能量来补偿损耗的能量。为降低与能量转换过程相关的成本，工程师投入大量精力以期尽量提高转换过程的效率。国际标准对交流电源供电的家用电器的功耗水平进行了限制。例如，在美国，美国能源部（DOE ）规定了能源效率标准，要求产品必须符合这些标准。此外，“能源之星”计划还督促各厂商自愿遵循比 DOE 标准更为严苛的标准。此类计划突出了合理设计能量转换过程的重要性，此类设计能够减少能耗和提高效率。另外，HEV/EV （混合动力电动汽车/电动汽车）市场的快速发展，以及车辆电气化程度的日益提高，推动着对提高能量转换技术效率的需求不断高涨。所有这些发展趋势，促使您需要合理测量和管理自身设计的功耗情况。
能量传递计算
生态系统中能量流动的计算方法 湖北省恩施州清江外国语学校彭邦凤 生态系统中能量流动的计算是近几年高考的热点，考生常因缺乏系统总结和解法归纳而容易出错。下面就相关问题解法分析如下： 一、食物链中的能量计算 1.已知较低营养级生物具有的能量（或生物量），求较高营养级生物所能获得能量（或生物量）的最大值。 例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（） A. 24kJ B. 192kJ C.96kJ D. 960kJ 解析：据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者（第一营养级）所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。因而第四营养级所获得能量的最大值为：24000×20%×20%×20%=192kJ。 答案：D 规律：已知较低营养级的能量（或生物量），不知道传递效率，计算较高营养级生物获得能量（或生物量）的最大值时，可按照最大传递效率20%计算，即较低营养级能量（或生物量）×(20%)n（n为食物链中由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 2.已知较高营养级的能量（或生物量），求较低营养级应具备的能量（或生物量）的最小值。 例2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（）
A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg 解析：据题意，要计算消耗的第一营养级的生物量，应按照能量传递的最大效率20%计算。设需消耗第一营养级的生物量为X kg，则X=1÷(20%)4=625 kg。 答案：C 规律：已知能量传递途径和较高营养级生物的能量（或生物量）时，若需计算较低营养级应具有的能量（或生物量）的最小值（即至少）时，按能量传递效率的最大值20%进行计算，即较低营养级的生物量至少是较高营养级的能量（或生物量）×5n（n为食物链中，由较低营养级到所需计算的营养级的箭头数）。 3.已知能量的传递途径和传递效率，根据要求计算相关生物的能量（或生物量）。 例3.在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了240molO2，若能量传递效率为10%～15%时，次级消费者获得的能量最多相当于多少mol葡萄糖？（） A.0.04 B. 0.4 C.0.9 D.0.09 解析：结合光合作用的相关知识可知：生产者固定的能量相当于240÷6＝40mol葡萄糖；生产者的能量传递给次级消费者经过了两次传递，按最大的能量传递效率计算，次级消费者获得的能量最多相当于40×15%×15%＝0.9mol葡萄糖。 答案：C 规律：已知能量传递效率及其传递途径时，可在确定能量传递效率和传递途径的基础上，按照相应的能量传递效率和传递途径计算。 二、食物网中能量流动的计算 1.已知较高营养级从各食物链中获得的比例，未告知传递效率时的能量计算。
光伏组件转换效率测试和评定方法技术规范
CNCA/CTS0009-2014 中国质量认证中心认证技术规范 CQC3309—2014 光伏组件转换效率测试和评定方法 Testing and Rating Method for the Conversion Efficiency of Photovoltaic (PV) Modules 2014-02-21发布2014-02-21实施 中国质量认证中心发布
目次 目次.................................................................................... I 前言.................................................................................. II 1范围 (1) 2规范性引用标准 (1) 3术语和定义 (1) 3.1组件总面积 (1) 3.2组件有效面积 (1) 3.3组件转换效率 (2) 3.4组件实际转换效率 (2) 3.5 标准测试条件 (2) 3.6 组件的电池额定工作温度 (2) 3.7 低辐照度条件 (2) 3.8 高温度条件 (2) 3.9 低温度条件 (2) 4测试要求 (2) 4.1评定要求 (2) 4.2抽样要求 (3) 4.3测试设备要求 (3) 5测试和计算方法 (4) 5.1预处理 (4) 5.2组件功率测试 (4) 5.3组件面积测定 (6) 5.4组件转换效率计算 (6)
前言 本技术规范根据国际标准IEC 61853:2011和江苏省地方标准DB32/T 1831-2011《地面用光伏组件光电转换效率检测方法》，结合光伏组件产品测试能力的现状进行了编制，旨在规范光伏组件转换效率的测试与评定方法。 本技术规范由中国质量认证中心（CQC）提出并归口。 起草单位：中国质量认证中心、国家太阳能光伏产品质量监督检验中心、中国电子科技集团公司第四十一研究所、中广核太阳能开发有限公司、中国三峡新能源公司、晶科能源控股有限公司、上海晶澳太阳能科技有限公司、常州天合光能有限公司、英利绿色能源控股有限公司。 主要起草人：邢合萍、张雪、王美娟、朱炬、王宁、曹晓宁、张道权、刘姿、陈康平、柳国伟、麻超。
能量转化效率专题
能量转化效率专题 一、能量转化效率计算（公式：能量转化效率=有效利用的能量÷总能量） 1、炉子的效率： 例题：用天然气灶烧水，燃烧0.5m 3 的天然气，使100kg 的水从20℃升高到70℃.已知水的比 热容c=4.2×103J/（kg ·℃）,天然气的热值q=7.0×107J/m 3 。求： (1)0.5m 3 天然气完全燃烧放出的热量Q 放。 （2）水吸收的热量Q 吸。 （3）燃气灶的效率η。 2、太阳能热水器的效率： 例题：某太阳能热水器的水箱接受太阳热辐射2.4×107 J,如果这些热量使水箱内50L 温度30℃的水，温度上升到57℃，求太阳能热水器的效率。 3、汽车的效率： 例题：泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在 车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km ，受到的阻力是3.0×103 N ，消耗燃油1.5×10－3m 3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m 3，热值q ＝4×107 J/kg ，求： （1）专用车牵引力所做的功。 （2）已知热机效率η＝W Q （式中W 为热机在某段时间内对外所做的功，Q 为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量），则该专用车的热机效率是多少？ 4、电热水器的效率： 例题：标有“220V,1000W ”的电水壶内装有2kg 的水，正常工作10min ，使水温升高了50℃，求：（1）水吸收的热量是多少J ？ （2）电水壶消耗了多少J 的电能？ （3）此电水壶的效率是多少？
5、电动机车的效率： 电动自行车以其轻便、经济、环保倍受消费者青 睐。某型号电动自行车的主要技术参数如表所示。在某平直路段上，电动自行车以额定功率匀速行驶时，受到的平均阻力为40N 。若自行车以7m/s 的速度行驶了1min 则， ①此时自行车克服阻力做了多少功？ ②消耗了多少J 的电能？ ③电动自行车的效率多大？ 巩固练习： 1、天然气在我市广泛使用，已知天然气的热值为4×107 J ／m 3 。，完全燃烧0.05m 3 天然气可以放出多少J 的热量，这些热量若只有42％被水吸收，则可以使常温下5kg 的水温度上升多少℃。 [水的比热容为4.2×103 J/(kg ·℃)] 2、小红家里原来用液化石油气烧水，每天用60℃的热水100kg 。她参加“探究性学习”活动后，在老师和同学的帮助下，制造了一台简易的太阳能热水器。 （1）若用这台热水器每天可将100kg 的水从20℃加热到60℃，这些水吸收的热量是多少？ （2）若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收，她家改用太阳能热水器后平均每天可节约液化石油气多少kg ？（液化石油气的热值是8.0×107 J/kg ） （3）请你说出太阳能热水器的优点。（至少说出一条） 3、太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光 照射下的相关信息：其中太阳辐射功率是指1h 内投射到1m 2 面积上的太阳能 求：（1）水在10h 内吸收的热量； （2）太阳能热水器的能量转化效率。 4、如图所示为小艳家新买的一辆小汽车．周末，爸爸开车带着小艳出去游玩，途中，这辆汽车在1h 的时间内，在水平路面上匀速行驶了72km ，消耗汽油6kg ．若已知该汽车发动机的功率（即 牵引力的功率）为23kW ，汽油的热值为4.6×107 J/kg ，g=10N/kg ．则 （1）该汽车克服阻力做的功是多少； （2）该汽车的牵引力是多少N （3）该汽车发动机的效率是多少。 5、随着“西气东输”，天然气进入扬州市民家庭，小明家已经开始使用天然气了。小明家原来
高考生物一轮总复习 专题专练 能量传递效率的计算(必
专题专练——能量传递效率的计算 一、选择题 1．一只羊在一年内吃了100 kg的草，排出20 kg的粪，长了10 kg的肉(不考虑其他散失)，下列有关说法不正确的是( ) A．该羊一年的同化量是80 kg B．第一营养级到第二营养级的能量传递效率为10% C．20 kg的粪属于羊未同化的能量 D．该羊一年的呼吸量是70 kg [解析]羊一年的同化量＝摄入量－粪便量＝80(kg)。粪便中的能量是羊未同化的能量。羊一年的呼吸量＝同化量－有机物积累量＝70(kg)。题干中未指出草的同化量，故不能计算出第一营养级到第二营养级的能量传递效率。 [答案] B 2．有一食物网如下图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1 kJ的能量，丙最少含多少能量( ) A．550 kJ B．500 kJ C．400 kJ D．100 kJ [解析]设丙的能量为x，经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)3＝500(kJ)，经丙→戊→庚传递到庚的能量为0.5 kJ，则需要丙0.5÷(10%)2＝50(kJ)，即丙最少含500＋50＝550(kJ)的能量。 [答案] A 3．右图为一食物网。若要使丙体重增加x，已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a，则至少需要的生产者(甲)的量为y，那么x与y的关系可表示为( ) A．y＝90ax＋10x B．y＝25ax＋5x C．y＝20ax＋5x D．y＝10ax＋10x
[解析]由题干中的“至少”可知，应该按最大传递效率20%计算，a表示动物性食物(乙)所占比例，则1－a表示直接从生产者(甲)获得食物所占比例，故有(1－a)x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y，即y＝20ax＋5x。 [答案] C 4．由于“赤潮”，一条4 kg的杂食海洋鱼死亡，假如此杂食鱼的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，能量传递效率按20%计算，该杂食鱼从出生到死亡，共需海洋植物( ) A．28 kg B．280 kg C．16 kg D．160 kg [解析]依题意构建食物网，如图所示。 从图中可看出，杂食海洋鱼的食物来自3条食物链，分别是①海洋植物→杂食海洋鱼，②海洋植物→草食鱼类→杂食海洋鱼，③海洋植物→草食鱼类→小型肉食鱼类→杂食海洋鱼。能量传递效率按20%计算，由①得：4×(1/2)÷20%＝10(kg)；由②得：4×(1/4)÷20%÷20%＝25(kg)；由③得：4×(1/4)÷20%÷20%÷20%＝125(kg)。故共消耗海洋植物的量为10＋25＋125＝160(kg)。 [答案] D 二、非选择题 5．(2015·济南模拟)下图是某草原生态系统中部分营养结构。请据图回答下列问题。 (1)若草固定的总能量为6.8×109 kJ，食草昆虫和鼠同化的总能量是1.3×108 kJ，则人最多能获得的能量________ kJ。 (2)若蛇取食鼠的比例由1/4调整到3/4，从理论上分析，改变取食比例后蛇体重增加1 kg，人能比原来多增重________ kg(能量传递效率按20%计算)。 [解析](1)(6.8×109－1.3×108÷20%)×(20%)2＝2.46×108kJ。(2)改变前：1 kg蛇消耗草为3/4÷(20%)3＋1/4÷(20%)2＝100 kg；改变后：1 kg蛇消耗草为1/4÷(20%)3＋3/4÷(20%)2＝50 kg，所以改变后与改变前相比节余的50 kg草可流向人。故人比原来增重了50×20%×20%＝2 kg。 [答案](1)2.46×108(2)2 6．(2015·苏北四市联考)某自然保护区地震后，据不完全统计，植被毁损达到30%以
初中物理专题复习能量转化中的效率计算
初中物理专题复习能量转化中的效率计算 能量可以从一种形式转化为另一种形式，要实现这种能量的转化需要一定的设备，由于设备本身的限制，不可能将一种能量全部转化为另一种能量，这就出现了设备的效率问题。笔者发现，2011年各地中考以设备的效率为载体，围绕有用的能量和总能量涉及的相关知识设置考点，试题的综合性较强，覆盖初中物理的力、热、电、能量等知识。 1．锅炉的效率 例1．（2011鞍山）某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg 的无烟煤。水的比热容是4.2×103J／（kg·℃），无烟煤的热值是3.4×l07J／kg。求： （1）锅炉内的水吸收的热量是多少? （2）无烟煤完全燃烧放出的热量是多少? （3）此锅炉的效率是多少? 解析：试题以锅炉为载体，考查了吸热升温公式和燃料燃烧放热公式。要求锅炉的效率，需要清楚锅炉将燃料燃烧放出的热量转化为水的内能，因此水温度升高吸收的热量是有用的能量，无烟煤完全燃烧放出的热量是总能量。 答案：（1） （2） （3）锅炉的效率
2．柴油抽水机的效率 例2．（2011荆门）今年我省出现大面积干旱，造成农田缺水，严重影响农作物生长，为缓解旱情，很多地方采用柴油抽水机从江湖中引水灌溉。某柴油抽水机把湖水抬升4.5m流入沟渠，再去灌溉农田。已知在2h内抬升了1600m3的水，此柴油抽水机的效率为40%，柴油的热值为4.5×107J/kg，g取10N/kg，求：（1）此柴油抽水机2h做了多少有用功？℃ （2）此柴油抽水机工作2h消耗了多少柴油？ （3）此柴油抽水机的总功率为多少千瓦？ 解析：柴油抽水机将柴油完全燃烧产生的能量通过克服重力做功转化为水的重力势能。试题以此为载体，考查了质量、密度、重力、热值、功和功率等知识。 （1）虽然抽水机是将水连续地分批抽上去，我们可以想象成抽水机将全部1600m3的水一次性地在2h 内缓慢抬升4.5m，这就是等效法的应用。这样利用计算出水的质量，再用计算重力，然后用就可以计算出有用功。 （2）要计算柴油的质量，需要先计算柴油燃烧放出的热量。这就要利用柴油抽水机的效率为40%这个数据。教学中发现很多同学常犯一个错误，就是利用柴油抽水机做的有用功去乘以效率。避免错误的方法 是想清楚柴油燃烧放出的热量是总的能量，总的能量要比有用的能量数值大。应该根据，得到 。 （3）柴油抽水机的总功率应该用总能量除以时间计算，总能量就是柴油燃烧放出的热量，时间是2h，要注意把单位化成秒。 答案：（1）
汽车排放分析系统中NOX转换效率的计算分析
汽车排放分析系统中NOX转换效率的计算分析 摘要：本文介绍了汽车排放气体分析系统中氮氧化物分析仪的工作原理，并对汽车排放气体分析系统中氮氧化物的转换效率如何计算进行了详细分析；上述内容对汽车尾气排放试验人员有一定参考价值。 关键词：汽车排放分析系统；氮氧化物的转换效率；计算分析 前言 氮氧化物NOX是汽车尾气排放的主要污染物之一，所带来的环境效应多种多样，它是酸雨的成因之一，可导致地表水的酸化，大气能见度降低，增加水体中有害于鱼类和其他水生生物的毒素含量等。因此检测分析汽车尾气中氮氧化物的含量对环境污染控制具有重要意义。氮氧化物NOX包括NO2和NO，由于NOX分析仪不能直接检测出NO2的含量，需将NO2转换为NO才能进行检测，该转换过程由NOX转换器完成（NOX的转换效率指的是将NO2转换为NO的转换效率）。NOX的转换效率直接影响NOX的测量结果，因此为确保NOX分析仪检测数据的准确可靠，应定期检查转换效率是否符合要求。 1.NOX分析仪 1.1 化学发光法的原理 基态下的NO2不具有发光性，不能被化学发光法检测出来，但化学发光法可以检测出NO，因此须将NO2通过转换器转换为NO。 化学发光法的原理如下： NO和O3发生化学反应产生激发态的NO2，大约有10%的NO2处于激发状态。当激发态的NO2*返回到基态NO2时，将产生波长为600—2400nm，中心波长为900nm的近红外荧光，其中一份光子的能量为hv。在一定的压力和温度条件下，荧光强度（或光子能量）只与反应前的NO的浓度成正比。利用光电倍增管吸收光子产生光电流，光电流强度与NO的浓度成线性，可通过光电强度测得NO的浓度。 1.2 NOX转换器原理 NOX转换器效率装置简图如图1所示，NO和O2进入气路系统，将流量电
生物能量转换效率
生物能量转换效率 根据科技部发布的《全民节能减排手册》，如果每月用手洗代替一次机洗，每台洗衣机每年可节能约1.4千克标准煤，相应减排二氧化碳3.6千克。如果全国1.9亿台洗衣机都因此每月少用一次，那么每年可节能约26万吨标准煤，减排二氧化碳68.4万吨。 对于清洁衣服，很多白领和年轻人有着很高的要求，怕染色、怕交叉感染，所以常常一堆衣服要分两三次洗完。其实，这是一种不低碳的生活方式，专家表示，如果每月用手洗代替一次机洗，每台洗衣机每年可相应减排二氧化碳3.6千克。 读者王小姐说，冬天时，每个周六她都要花一个下午来洗衣服，贴身衣物、深色外衣、浅色外衣，至少要用洗衣机洗三次。“其实贴身衣物很小很薄，虽然衣服少，但是洗衣机不会偷懒，还是用那么多水和电，我总是觉得很浪费。现在天气暖和了，完全可以用手洗代替，不仅低碳，还更干净。”自从用手洗衣服后，王小姐说她每周的洗衣时间缩短了一个小时，而且用水量也明显减少了。“我发现洗衣服还挺累的，就当锻炼身体了！” 这里明显有个问题，科技部认为手洗是不用能量的！其实生物的能量转化效率是较低的。 一只鹰2千克要吃10千克小鸟能量传递效率2/10=20% 0.25千克小鸟要吃2千克昆虫能量传递效率0.25/2= 12.5% 100千克昆虫要吃1000千克绿色植物能量传递效率100/1000=10% 真正有用的质量只有： 20%×12.5%×10%=0.25% 而且，生物做功时，有用的质量变成机械能还要浪费大部分，分解一分子葡萄糖产生2870KJ能量，而只有1161KJ用于合成ATP，只有ATP中的能量才被用于生命活动，其余几乎都以热的形式散失了。算一算大约40%多吧。 这样看来，利用人的手工劳动以代替机器是得不偿失的。所以有经验的老板总是用机器代替工人，不会像科技部那样建议手洗代替机洗的。
能量转化中的效率计算
能量转化中的效率计算 能量可以从一种形式转化为另一种形式，要实现这种能量的转化需要一定的设备，由于设备本身的限制，不可能将一种能量全部转化为另一种能量，这就出现了设备的效率问题。笔者发现，2019年各地中考以设备的效率为载体，围绕有用的能量和总能量涉及的相关知识设置考点，试题的综合性较强，覆盖初中物理的力、热、电、能量等知识。 1．锅炉的效率 例1．（2019鞍山）某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg 的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的比热容是4.2×103J／（kg·℃），无烟煤的热值是3.4×l07J／kg。求： （1）锅炉内的水吸收的热量是多少? （2）无烟煤完全燃烧放出的热量是多少? （3）此锅炉的效率是多少? 解析：试题以锅炉为载体，考查了吸热升温公式和燃料燃烧放热公式。要求锅炉的效率，需要清楚锅炉将燃料燃烧放出的热量转化为水的内能，因此水温度升高吸收的热量是有用的能量，无烟煤完全燃烧放出的热量是总能量。 答案：（1） （2） （3）锅炉的效率
2．柴油抽水机的效率 例2．（2019荆门）今年我省出现大面积干旱，造成农田缺水，严重影响农作物生长，为缓解旱情，很多地方采用柴油抽水机从江湖中引水灌溉。某柴油抽水机把湖水抬升4.5m 流入沟渠，再去灌溉农田。已知在2h内抬升了1600m3的水，此柴油抽水机的效率为40%，柴油的热值为4.5×107J/kg，g取10N/kg，求： （1）此柴油抽水机2h做了多少有用功？℃ （2）此柴油抽水机工作2h消耗了多少柴油？ （3）此柴油抽水机的总功率为多少千瓦？ 解析：柴油抽水机将柴油完全燃烧产生的能量通过克服重力做功转化为水的重力势能。试题以此为载体，考查了质量、密度、重力、热值、功和功率等知识。 （1）虽然抽水机是将水连续地分批抽上去，我们可以想象成抽水机将全部1600m3的水一次性地在2h内缓慢抬升 4.5m，这就是等效法的应用。这样利用计算出水的质量，再用计算重力，然后用就可以计算出有用功。 （2）要计算柴油的质量，需要先计算柴油燃烧放出的热量。这就要利用柴油抽水机的效率为40%这个数据。教学中发现很多同学常犯一个错误，就是利用柴油抽水机做的有用功去乘以效率。避免错误的方法是想清楚柴油燃烧放出的热量是总的能量，总的能量要比有用的能量数值大。应该根据，得
2013-01-10能量传递中的计算题
能量传递中的计算题 1、在能量金字塔中，生产者固定能量时产生了240molO2，若能量传递效率为10%～15%时，次级消费者获得的能量最多相当于多少mol葡萄糖？（ C ） A.0.04 B. 0.4 C.0.9 D.0.09 2、下图食物网中，在能量传递效率为10%～20%时，假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等。则人的体重每增加1 kg，至少需要消耗水藻 975 kg。 3、在某生态系统中，1只2 kg的鹰要吃10 kg的小鸟，0.25 kg 的小鸟要吃2 kg的昆虫，而100 kg的昆虫要吃1000 kg的绿色植物。若各营养级生物所摄入的食物全转化成能量的话，那么，绿色植物到鹰的能量传递效率为（ C ） A. 0.05% B. 0.5% C. 0.25% D. 0.025% 4、下图为某生态系统食物网简图，若E 生物种群总能量为 ，B 生物种群总能量为，从理论上计算，A贮存的总能量最少为（ B ） A. B. C. D. 5、已知某营养级生物同化的能量为1000kJ，其中95%通过呼吸作用以热能的形式散失，则其下一营养级生物获得的能量最多为（ C ） A. 200kJ B. 40kJ C. 50kJ D. 10kJ 6、在能量金字塔中，如果生产者在光合作用过程中产生240mol 的氧气，其全部用于初级消费者分解血糖，则其释放并贮存在ATP中的能量最多有（ C ）可被三级消费者捕获？ A. B. C. D 、 7、在一片草原上，假如一年中，至少有70000只昆虫生活才可养活一只食虫鸟，而食虫鸟若按10%的能量传递率将能量传给鹰，则理论上每年大约需要3000只食虫鸟才能维持一只鹰的生存，那么如果鹰只靠捕食食虫鸟来生活，则每年至少需要（ C ）只昆虫才能保证一只鹰的生存？ A. B. C. D. 无法统计 8、在“棉花→棉蚜→食蚜蝇→瓢虫→麻雀→鹰”这条食物链中，如果食蚜蝇要有5m2的生活空间才能满足自身的能量需求，则一只鹰的生活空间至少是（ D ） A. B. C. D. 9、具有三个营养级的能量金字塔，最上层的体积是最下层的（ B） A. 10%~20% B. 1%~4% C. 0.1%~1% D. 1%~10% 10、某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏？（ D ） A. W1>10W2 B. W1>5W2 C. W1<10W2 D. W1<5W2 11、某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充分利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的吨数为（ D ） A. 3000 B. 1650 C. 1500 D. 不超过 300 1
太阳能电池转换效率
Research on New Technologies of Photoelectric Conversion Efficiency in Solar Cell Tianze LI, Chuan JIANG, Cuixia SHENG School of Electric and Electronic Engineering Shandong University of Technology Zibo 255049 ,China e-mail: ltzwang@https://www.360docs.net/doc/6817434066.html, Hengwei LU,Luan HOU, Xia ZHANG School of Electric and Electronic Engineering Shandong University of Technology Zibo 255049 ,China e-mail: henrylu007@https://www.360docs.net/doc/6817434066.html, Abstract—The characteristics of the solar energy and three conversion mode of solar energy including photovoltaic conversion, solar thermal conversion, and photochemical conversion are represented in this paper. On this basis,the materials used in solar cell, as well as the working principle of solar cells, the factors of low convert efficiency of solar cells and the two major bottlenecks encountered in the solar application are analyzed.The idea that spontaneous arrangement of compound organic molecules is achieved by changing the molecular arrangement structure of the organic thin-film solar is put forward. The new structure of liquid crystal layer come into being accordingly so that the electron donor and the receptor molecules of the mixture are separated, and the contacting area between them is enlarged. So the efficiency solar photovoltaic is improved. The research and development of this new technology can solve the technical problem of the low conversion efficiency of solar cell, and open up an effective way to improve the conversion efficiency of solar cells. At last,the prospect of solar photovoltaic technology, solar energy exploit technology and the development of industry is offered in the article. Keywords- photoelectric conversion efficiency; electron donor and recipient; photovoltaic generate power technology I.I NTRODUCTION Energy is the material basis of human society survival and development. In the past 200 years?the energy system based on coal, oil, natural gas and other fossil fuel has greatly promoted the development of human society. However, material life and spiritual life is increasing, the awareness of serious consequences brought from the large-scale use of fossil fuels is increasing at the same time: depletion of resources, deteriorating environment, in addition to all of the above, it induce political and economic disputes of a number of nations and regions, and even conflict and war. After in-depth reflection of the development process of the past, human advance seriously the future path of sustainable development. Today in the 21st century, there is no a problem as important as a sustainable energy supply, especially for the benefit of solar energy development and has been highly concerned by all mankind. Around the world are faced with limited fossil fuel resources and higher environmental challenges, it is particularly important to adhere to energy conservation, improve energy efficiency, optimize energy structure, rely on scientific and technological progress, development and utilization of new and renewable sources.After analyzing two bottleneck problems which affect the conversion efficiency of the solar cell, we put forward a new structure of molecular arrangement of the solar cell to improve the conversion efficiency of the solar cell. II.T HE F EATURES O F S OLAR A ND T HREE C ONVERSION M ODES A.The Features of Solar Solar resources are solar radiation energy on the entire surface of the earth. Solar energy has four features. Firstly, solar energy is sufficient. The gross of solar radiation energy on the surface of the earth is about 6h1017kWh every year. It can be used several billions of years, which is reproducible and cleanest. It isn’t monopolized by any groups or coutries. Secondly, the energy density of solar energy is low. People want to obtain higher energy density by condensers. Thirdly, because of climatic change, the solar energy is mutative. For example, cloudy day and rainy day, the solar energy is weak. People should consider energy storage or use auxiliary devices which provide conventional energy to use solar energy in a row. Forthly, because of the earth rotation, the earth revolution and the angle between the axis of rotation and the orbital plane, days and sensons must change on the earth, solar energy must change too. Fifthly, use of solar energy can make energy level appropriate allocation, so heat energy is made used of. When the sun light shines on the earth, part of the light is reflected or scattered, some light is absorbed, only about 70% of the light which are direct light and scattered light passes through the atmosphere to reach the surface of the earth. Part of the light on the surface of the earth is absorbed by the objects surface, another part is reflected into the atmosphere. Fig.1 shows the schematic diagram of the sun incident on the ground. Figure1. Schematic diagram of the sun incident on the ground 978-1-4244-7739-5/10/$26.00 ?2010 IEEE