Коэффициент полезного действия тепловой машины
Коэффициент полезного действия тепловой машины показывает, какая доля теплоты, полученной от нагревателя, превращается в полезную работу. Чем больше КПД, тем эффективнее работает тепловая машина.
Формула КПД
КПД определяется отношением полезной работы \(A\) к теплоте \(Q_1\), переданной рабочему телу нагревателем:
КПД часто выражают в процентах: \(\eta_{\%}=\eta\cdot100\%\). Для тепловой машины \(0<\eta<1\), или \(0\%<\eta<100\%\): вся полученная теплота не может полностью превратиться в работу.
За цикл машина получает от нагревателя теплоту \(Q_1\), часть которой превращается в работу \(A\), а оставшаяся часть передаётся холодильнику. Поэтому полезную работу можно найти как \(A=Q_1-Q_2\), где \(Q_2\) — количество теплоты, отданное холодильнику. Подробный расчёт через количества теплоты разобран на странице КПД через количество теплоты.
Тепловая машина получила от нагревателя \(Q_1=500\) Дж и совершила полезную работу \(A=100\) Дж. Тогда \(\eta=\frac{100}{500}=0{,}2=20\%\). Это означает, что в работу превратилось 20% полученной теплоты.
Машина получила от нагревателя 800 Дж теплоты и отдала холодильнику 600 Дж. Чему равен её КПД?
Мощность тепловой машины показывает, какую работу машина совершает за единицу времени, и измеряется в ваттах. КПД характеризует долю превращённой в работу теплоты и единицы измерения не имеет.
Главное
- КПД тепловой машины — отношение полезной работы к теплоте, полученной от нагревателя: \(\eta=\frac{A}{Q_1}\).
- КПД выражают дробью или процентами; он всегда меньше 100%.
- Если известны теплоты нагревателя и холодильника, используют \(A=Q_1-Q_2\).