热量和热机效率计算问题讲解
计算热机效率的四种公式
计算热机效率的四种公式四种计算热机效率的公式热机效率是评价热机工作性能的重要指标，它表示热机从热源吸收的热量中有多少被转化为有效功，是一个热机的能量转化效率。
下面将介绍四种计算热机效率的公式，并对其应用进行简要分析。
1. 热机效率 = 1 - Q2 / Q1该公式中，Q1表示热机从热源吸收的热量，Q2表示热机向冷源放出的热量。
根据能量守恒定律，热机吸收的热量等于放出的热量加上对外做的功。
因此，该公式可以表示为热机效率 = 1 - W / Q1，其中W为热机对外做的功。
2. 热机效率 = W / Q1该公式中，W表示热机对外做的功，Q1表示热机从热源吸收的热量。
热机效率可以理解为热机对吸收热量的利用效率，即有多少热量被转化为对外做功。
该公式也可以表示为热机效率= 1 - Q2 / Q1。
3. 热机效率 = 1 - T2 / T1该公式中，T1表示热机从热源吸收热量时的温度，T2表示热机向冷源放出热量时的温度。
该公式是根据卡诺热机的理论推导得出的，卡诺热机是一个理想化的热机，其效率是热机效率的上限。
该公式表明，热机效率与工作温度有关，温度越高，效率越高。
4. 热机效率 = 1 - (T2 / T1)^(γ-1)该公式中，T1表示热机从热源吸收热量时的温度，T2表示热机向冷源放出热量时的温度，γ表示热机工质的绝热指数。
该公式是根据理想气体的绝热过程推导得出的，适用于循环过程中热机工质为理想气体的情况。
绝热指数γ是一个与热机工质性质有关的参数，不同的工质具有不同的γ值。
这四种计算热机效率的公式分别从不同的角度描述了热机的能量转化效率。
其中，第一种公式是最基本的热力学公式，基于能量守恒定律；第二种公式是将热机效率理解为对吸收热量的利用效率；第三种公式是根据卡诺热机的理论推导得出的，是一个理想化的情况；第四种公式适用于热机工质为理想气体的情况，考虑了绝热过程的影响。
在实际应用中，根据具体情况选择合适的计算热机效率的公式非常重要。
热机的效率计算公式
热机的效率计算公式热机是将热能转化为功的设备，常见的例子包括汽车内燃机、蒸汽机和燃气轮机等。
热机的效率是衡量热机性能的重要指标，它反映了将输入的热能转化为有用功的能力。
热机效率的计算公式如下：热机效率 = (有用功输出 / 热量输入) × 100%热机效率的计算公式表明，热机的效率是有用功输出与热量输入比值的百分比。
在计算热机效率时，需要清楚地定义有用功输出和热量输入，并正确地进行单位转换。
有用功输出是指从热机中获得的对外做功的能量，通常以焦耳（J）或千瓦时（kWh）为单位。
在实际情况中，有用功输出可以通过测量热机输出的机械功或电功来确定。
热机的有用功输出通常是热机性能的主要指标之一，因为它和热机的工作性能直接相关。
热量输入是指输入到热机中的热能，它以焦耳（J）或千瓦时（kWh）为单位。
热量输入可以通过测量热能输入的量来确定，常见的方法包括测量燃料的燃烧热值以及热传递率等。
热量输入也可以通过测量冷热源之间的温度差和热力学性质来计算。
将有用功输出和热量输入代入热机效率的计算公式中，可以得到热机的效率。
热机效率通常以百分比表示，可以直观地了解热机在能量转换过程中的能力。
热机效率的计算公式可以帮助工程师和科学家对热机的性能进行评估和比较，从而指导热机的设计和优化。
热机效率的计算公式虽然简单，但需要注意的是，热机的实际效率受到许多因素的影响，包括热机的类型、工作状态、工作介质、热力学过程等。
因此，在计算热机效率时，需要根据具体情况综合考虑这些因素，并进行合理的假设和近似。
除了计算热机效率，工程师和科学家还可以通过实验室测试和数值模拟等方法来评估热机的性能。
这些方法可以通过测量和分析热机的输入和输出参数来确定热机的效率，并对其进行改进和优化。
总之，热机效率的计算公式是衡量热机性能的重要工具之一。
通过计算热机效率，可以评估热机的能量转换能力，并为热机的设计和优化提供参考。
然而，需要注意的是，热机效率的计算需要基于准确的输入输出参数，并综合考虑热机的工作特性和热力学过程等影响因素。
热机的效率计算
热机的效率计算热机，这个在现代社会中扮演着重要角色的设备，从汽车的发动机到发电厂的大型机组，其工作原理和效率计算对于我们理解能源的利用和转化至关重要。
首先，咱们来弄清楚啥是热机。
简单说，热机就是一种把热能转化为机械能的装置。
比如说，汽车里的汽油燃烧产生热能，然后通过一系列复杂的过程，转化为让车子跑起来的机械能。
那热机的效率又是咋回事呢？热机效率，说白了就是热机在工作时，真正用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧时放出的能量之比。
用公式来表示就是：热机效率＝有用功／燃料完全燃烧放出的热量 ×100% 。
要计算热机的效率，得先搞清楚几个关键的概念和数据。
燃料完全燃烧放出的热量，这得看燃料的种类和燃烧的量。
不同的燃料，热值是不一样的。
热值就是单位质量（或者体积）的燃料完全燃烧时放出的热量。
比如汽油的热值和柴油的热值就不同。
那啥是有用功呢？这就得根据具体的热机用途来看了。
比如对于汽车发动机，推动汽车前进所做的功就是有用功；对于发电厂的热机，输出的电能就是有用功。
举个例子，假设一辆汽车使用的汽油热值是 46×10⁷焦耳/千克，燃烧了 1 千克汽油，完全燃烧放出的热量就是 46×10⁷焦耳。
如果这辆车通过燃烧这 1 千克汽油，让车子克服阻力前进做的有用功是 184×10⁷焦耳，那这台汽车发动机的效率就是 184×10⁷焦耳／ 46×10⁷焦耳 ×100% ＝ 40% 。
再来看看影响热机效率的因素。
一个重要的因素是燃料燃烧的充分程度。
如果燃料燃烧不充分，就意味着有一部分燃料的能量没有被充分利用，这肯定会降低热机的效率。
比如燃烧条件不好，氧气供应不足，就容易导致燃烧不充分。
还有就是热机部件之间的摩擦。
摩擦会产生热量，这些热量白白散失掉了，没有转化为有用的机械能，也会让效率降低。
另外，热量的散失也是个大问题。
热机在工作时，会有大量的热量通过各种途径散失到周围环境中，比如通过排气管、散热器等等。
初二物理热机热效率计算
初二物理热机热效率计算在初二物理学习中，热力学是一个非常重要的知识点。
其中，热机热效率的计算是一个必须掌握的概念。
本文将简要介绍热机热效率的含义，并详细介绍三种常见的热机热效率计算方法。
一、热机热效率的含义热机热效率是指热机在工作过程中，将输入的热量转化为有用的功的比例。
热机热效率可以通过下列公式计算：热机热效率 = 有用功 / 输入的热量二、热机热效率计算方法以下将介绍三种常见的热机热效率计算方法。
1. 热机热效率计算方法一：理想热机热效率理想热机热效率是指在理论上完全不考虑能量损失情况下，热机从热源吸收热量后所能输出的最大功等于输入热量的比例。
根据热力学第一定律，理想热机热效率可以使用以下公式计算：理想热机热效率 = 1 - Tc / Th其中，Tc代表热机的冷端温度，Th代表热机的热端温度。
2. 热机热效率计算方法二：卡诺热机热效率卡诺热机是一种具有完全可逆性的热机，其热效率被称为卡诺热机热效率。
卡诺热机热效率的计算公式如下：卡诺热机热效率 = 1 - Tc / Th卡诺热机热效率的计算方法与理想热机热效率相同。
3. 热机热效率计算方法三：实际热机热效率实际热机热效率是指在实际工作过程中存在能量损失情况下，热机从输入热量中转化为有用功的比例。
实际热机热效率的计算比较复杂，需要考虑热机内部的能量损失以及工作物质的特性等因素。
通常情况下，实际热机热效率的计算是通过实验方法得到的。
三、总结热机热效率的计算是初二物理学习中的重要内容之一。
本文介绍了热机热效率的含义，并详细介绍了三种常见的热机热效率计算方法，分别是理想热机热效率、卡诺热机热效率以及实际热机热效率。
学生们在学习初二物理时应该掌握这些基本概念，并能够灵活运用于实际问题的计算中。
通过了解热机热效率的计算方法，学生们可以更好地理解热力学的基本原理，并能够应用于实际问题的解决中。
希望本文对初二物理学习者能够有所帮助。
【文章字数：364字】。
有关热机功率、效率示的计算(1)
离
力
耗能
纯电动 汽车
内燃机 汽车
电能 100km 汽油 100km
600N 600N
7
6 107J
7.2X10 J
83.3%
7
6107J 3X10J 20%
(1)通过计算，在表格内填写汽车牵引力做 的有用功级内燃机汽车的效率。
（2）根据题目信息，说出这种电动汽车 节能、环保主要体现在哪几个方面。
Q mq 40kg 4107J / kg 1.6109J
发动机的效率为：
=W
Q
100%
6.4 108J 1.6 109J
40%
3.某型号的载重车在一段平直的高速公路上 行驶10.08Km,所用时间是8min,消耗燃 油 3L.(假设燃油完全燃烧），汽车发动机在这 段时间内的效率为40%。若燃油的密度是
P=Fv=3000NX21m/s=6.3x 104W
4.一小汽车以72km/h的速度在水平路面上 匀速行驶81km,消耗汽油7.5L，若发动机的 输出功率为23kW.求在这段路程中:
(
10 =0.72 3kg
汽油
/
m3,
q 汽油
4.6 107J
/
kg)
(1)现代社会热机的大量使用，排放的废气 会给环境带来污染，人们正在设法减少这 种污染，试举一例：_______________. (2)7.5L汽油完全燃烧放出的热量。 （3）小汽车所受的摩擦力。 （4）小汽车车发动机的效率。
(3v得 tt
f
F
牵=
P v
23000W 20m / s
1150N
（4）汽车所做的功：
W F 牵S 1150N 8.1104m 9.315107J
热机效率计算题讲解
10 道热机效率计算题题目一：一台汽油机的功率为70kW，它工作 1 小时消耗汽油5kg，已知汽油的热值为4.6×10⁷J/kg，求这台汽油机的效率。
解析：1.先计算汽油机所做的有用功：-功率P = 70kW = 70000W，工作时间t = 1 小时= 3600 秒。
-根据公式W = Pt，可得有用功W⁷ = 70000×3600 = 2.52×10⁷J。
2.再计算汽油完全燃烧放出的热量：-汽油质量m = 5kg，热值q = 4.6×10⁷J/kg。
-根据公式Q = mq，可得总热量Q = 5×4.6×10⁷ = 2.3×10⁷J。
3.最后计算热机效率：-热机效率η = W⁷/Q×100% = (2.52×10⁷)/(2.3×10⁷)×100% ≈ 110%（此结果因忽略了能量损失等因素，实际热机效率不可能大于100%，仅为计算过程中的近似值）。
题目二：某柴油机的效率是40%，它工作时消耗10kg 柴油能做多少有用功？柴油的热值为4.3×10⁷J/kg。
解析：1.计算柴油完全燃烧放出的热量：-柴油质量m = 10kg，热值q = 4.3×10⁷J/kg。
- Q = mq = 10×4.3×10⁷ = 4.3×10⁷J。
2.计算有用功：-效率η = 40%，根据公式W⁷ = ηQ，可得有用功W⁷ = 40%×4.3×10⁷ = 1.72×10⁷J。
题目三：一台热机工作时，燃料燃烧每小时释放 1.2×10⁷J 的热量，若热机的效率为30%，求该热机每小时做的有用功是多少？解析：1.已知总热量Q = 1.2×10⁷J，效率η = 30%。
2.根据公式W⁷ = ηQ，可得有用功W⁷ = 30%×1.2×10⁷ =3.6×10⁷J。
热机效率热机输出功率与输入热量的比值
热机效率热机输出功率与输入热量的比值热机效率是指热机在工作过程中将输入的热能转化为有效输出功率的比值。
它是衡量热机能量利用效率的重要参数，也是评价热机性能的关键指标之一。
热机效率的计算可以通过热力学定律以及一些基本假设进行推导。
热机的能量转换过程中，输入热量和输出功率是两个重要的物理量。
输入热量通常用Q_H来表示，表示热机从热源中吸收的热能；而输出功率通常用W来表示，表示热机输出的有效功率。
根据热力学定律，热机效率η可以用输出功率W与输入热量Q_H的比值来表示：η = W / Q_H热机效率的数值位于0到1之间，通常以百分比形式表示。
一个理想的热机在工作过程中能够将输入的热能完全转化为有效的功率输出，即能够实现100%的热机效率。
但是，根据热力学的第二定律，理想的热机效率是不可能实现的。
根据热机效率的定义，我们可以看出热机效率与热机的输入热量和输出功率密切相关。
当输入热量增加时，如果输出功率不变，那么热机效率会降低。
同样地，当输入热量不变时，若能够提高输出功率，那么热机效率也会提高。
热机效率的提高是工程领域中研究的重点之一。
为了增加热机效率，可以采取一些措施来提高热能的利用率或减少能量的损失。
首先，减少热能的损失是提高热机效率的重要方法之一。
热能的损失主要体现在摩擦、辐射、传热等方面。
通过改进热机的设计和结构，降低摩擦损失和辐射损失，可以提高热机的效率。
此外，通过改进热机的热传导方式，减少传热损失，同样可以提高热机效率。
其次，优化热机的工作过程也是提高热机效率的有效途径。
合理设置热机的工作参数和工作条件，能够让热能的转化更为高效。
比如，在内燃机中，通过优化燃烧过程，提高燃烧效率，可以增加热机的输出功率，并提高热机效率。
另外，热机的排烟系统也是影响热机效率的重要因素。
在热机工作过程中，会产生大量的废气和废热。
通过合理设置烟气排放系统和余热回收系统，能够降低能量的浪费，提高热机的效率。
总而言之，热机效率是衡量热机能量利用效率的重要参数，与热机的输入热量和输出功率密切相关。
热机的工作原理与效率计算
热机的工作原理与效率计算在我们的日常生活和工业生产中，热机扮演着至关重要的角色。
从汽车的发动机到发电厂的大型机组，热机的应用无处不在。
那么，热机到底是如何工作的？其效率又是怎样计算的呢？让我们一起来探究一下。
热机是一种将内能转化为机械能的装置。
它的工作原理基于热力学定律，特别是热力学第一定律和热力学第二定律。
首先，我们来了解一下热力学第一定律。
简单来说，它表明能量是守恒的，即输入热机的热量等于输出的功加上热机内部内能的变化。
这就像是我们给一个存钱罐存钱，存进去的钱等于取出来花掉的钱加上罐子里剩下的钱。
以常见的内燃机为例，比如汽车里的汽油发动机。
在其工作过程中，燃料在气缸内燃烧，产生高温高压的气体。
这些气体膨胀，推动活塞做功。
这个过程中，燃料燃烧释放的化学能转化为气体的内能，然后内能又转化为活塞运动的机械能。
而热力学第二定律则告诉我们，热机在工作时，不可能从单一热源吸收热量并将其全部转化为有用功，而不产生其他影响。
这就好像我们不能把一杯热水的热量完全转化为推动物体前进的能量，总会有一部分热量散失掉。
接下来，我们看看热机的工作循环。
常见的热机工作循环有奥托循环、狄塞尔循环等。
以奥托循环为例，它包括四个冲程：进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
进气冲程时，活塞向下运动，吸入燃料和空气的混合物。
压缩冲程中，活塞向上运动，将混合物压缩，使其温度升高。
做功冲程是关键，燃料燃烧，产生的高温高压气体推动活塞向下运动，对外做功。
最后，在排气冲程，活塞向上运动，将燃烧后的废气排出气缸。
了解了热机的工作原理，我们再来说说热机的效率计算。
热机的效率是指热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
计算公式通常为：热机效率＝有用功／燃料燃烧放出的总能量 ×100%例如，对于一台汽车发动机，如果燃料燃烧放出了 1000 焦耳的能量，而发动机对外做功 300 焦耳，那么这台发动机的效率就是 300 ／1000 × 100% ＝ 30% 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
热量和热机效率计算问题讲解
例1（热水器烧水效率问题）
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℃。
已知水的比热容为c =4 .2×103J/（kg•℃），天然气的热值为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。
解析：（1）Q 放=Vq=0.5×7.0×107 J=3.5×107 J
（2）Q 吸=Cm △t=4.2×103×100×(70-20)J=2.1×107 J (3) Q 有=Q 吸 Q 总=Q 放
η=100%Q Q ⨯有总=100%Q Q ⨯吸放
=
7
72.110100%3.510⨯⨯⨯=60% 总结：这类题关键是找出有用的能量为水吸收的热量：Q 有=Cm △t ，总能量为燃
料完全燃烧放出的热量：Q 总=mq 或太阳辐射的能量 例2（汽车发动机效率问题）
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
×103N ，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 ＝4×107J/kg ，求：
（1）专用车牵引力所做的功？（2）该专用车的热机效率是多少？ 解析：（1）专用汽车做匀速直线运动，F 牵=f=3.0×103 N ，则 牵引力做的功W=FS=3.0×103×5.6×103 J=1.68×107 J
（2）消耗的燃油质量为：m=ρV= 0.8×103×1.5×10－3kg=1.2 kg 则Q 放=mq=1.2×4×107J=4.8×107 J
η=100%W Q ⨯放=7
71.6810100%4.810
⨯⨯⨯=35% 总结：这类题关键是找出有用的能量为牵引力做的功：W=FS 或W=Pt ，总能量
为燃油完全燃烧放出的热量：Q 总=mq
例3（发电厂效率问题）
三峡水电站是世界上最大的水力发电站，每分钟发电量预计为8.7×1010 J （1） 三峡水电站的发电量，相当于消耗多少千克煤完全燃烧产生的热量？（煤的热值为2.9×107J ／kg ）
（2）如果发电机输出的功率是0.09×1010 W,那么发电机的工作效率大概是多少？
解析：（1）消耗煤的质量为：Q
m q
== 107
8.7102.910⨯⨯kg=3×310kg (2)三峡水电站的发电功率为总功率：
10
108.710=0.1451060
W p W W t ⨯==⨯总
由题意输出功率为有用功率p 有=0.09×1010 W ，则发电机的工作效率为：
η=100%P P ⨯有总
= 10
10
0.0910100%62.1%0.14510⨯=⨯ 总结：发电厂这类题，发装置输出的电能（电功率）为有用能量，而水具有
的势能、风具有的风能、燃烧煤放出的能量（化学能），核裂变放出的核能、辐射的太阳能等为总能量（总功率） 例4（其他情景问题）
每到夏收季节，高淳农村大量农作物秸秆在田间被随意焚烧，如图这不仅造成资源浪费、环境污染，而且极易引发火灾等。
为解决这一问题，现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆煤。
若燃烧秆浆煤，使50kg 、20℃的水温度升高到80℃。
（热值为2.4×107J/kg ）求： （1）水需要吸收的热量。
（2）如果秆浆煤燃烧释放的热量有30%被水吸收，需要完全燃烧多少千克秆浆煤。
解析：（1）水吸收的热量：Q 吸=Cm △t=4.2×103×50 ×（80-20）J=1.26×107 J
（2）设完全燃烧秆浆煤放出的热量为Q 放，由题意有
30%=30%Q Q mq =⨯⨯有放，且有=Q Q 吸有
则
77
1.2610
1.7530%
2.41030%
Q m k g k g q ⨯===⨯⨯⨯吸
（二）热机力学综合题型分析 基本思路：
设做功平均压强为排 P ，活塞行程为L ，面积为S ，转速为n 转/min ，燃料热值为q ，则
（1）活塞作用力为：F=PS （2）做一次功为：W=FL=PSL （3）做一次功
所需要的时间：60
2t n
=
(4)活塞做功的功率为：260W nPSL p t == （5）一分钟内做功的次数为：2n N = 活塞一分钟做功为：W NW =总 （6）总能量为汽油或柴油燃烧放出的热量：Q=mq
(7)热机效率：η=
W 100%Q ⨯总
总
例题：一台汽油机，活塞面积是50cm 2，活塞行程是25cm ，做功冲程燃气产生的平均压强为9.84×105Pa ，若飞轮的转速是600转/分钟，效率为30 ％，求汽油机在1小时内要消耗多少在汽油？（汽油的燃烧值为4.6×107J/kg ）
解析：活塞产生的平均作用力为：F=PS=9.84×105×50×10-4 N=4920 N 活塞做一次功为：W=FL=4920×25×10-2 J=1230 J
飞轮转动2转做一次功，飞轮转速为600转/分钟，在一分钟内飞轮做功300次，则飞轮一小时内做的功为：
W 总=1230×300×60 J=2.214×107 J
设完全燃烧汽油放出的热量为Q 放，有30%=30%W Q mq =⨯⨯总放，则得
77
1.2610
1.7530%
2.41030%
Q m k g k g q ⨯===⨯⨯⨯吸。