热效率的公式(热效率计算)

效率问题是初中物理中的一个重点，也是一个难点，主要分为机械效率和热机效率。许多学生在这类问题的计算中常出现问题，主要是找不到有用能量部分和总能量部分。本文主要以热机效率为主。

热机效率常以常见的家用电器(如热水器)、交通工具(如汽车、电动车)、发电厂(垃圾发电厂等)为背景进行考查：问题分析能力、信息提取能力和公式规律应用能力等。解决效率问题，关键是通过分析题目，找出有用能量和总能量。

选择正确的公式计算出有用能量和总能量，最后利用公式η=Q有/Q总=W有/Q总计算效率。

有用能量：用来对外做有用功的能量。

总能量：燃料燃烧时所释放的能量。

目前常见的两种题型：热水壶烧水效率问题、汽车发动机效率问题。

总体思路：η=Q有/Q总。热水壶烧水效率问题：Q有=cm△t。汽车发动机效率问题：W有=FS或W有=Pt。

总能量：一般为Q总=mq。

一、热水器烧水效率问题

例1、天然气灶烧水，燃烧0.5m3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/m3。求：(1)0.5m3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：

(1Q放qV=7.0×107J/m3×0.5m3=3.5×107J(2)Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(70℃-20℃)J=2.1×107J

(3) η= Q有/Q总= Q吸/Q放=3.5×107J/2.1×107J =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。

二、汽车发动机效率问题

例2、有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1.5×10－3m3(假设燃油完全燃烧)。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，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：(1)专用汽车做匀速直线运动，F牵=f=3.0×103N

则牵引力做的功W=Fs=3.0×103N×5.6×103m=1.68×107J

(2)消耗的燃油质量为：m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10－3m3=1.2kg

则Q放=qm=4×107J/kg×1.2kg=4.8×107J

η=W/Q放=1.68×107J/4.8×107J=35%

总结：这类题关键是找出有用的能量大小为牵引力做的功：W=FS或W=Pt，总能量为燃油完全燃烧放出的热量：Q总=qm。