例举能量转换效率计算的常见类型

1、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

2、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20C加热到100C，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：n=Q 吸/W=c m At/P t=4.2 X103 X 4X(100 20) / (100X28X60) =80%2、锅炉烧水：如某锅炉将10

3、0Kg水从32C加热到100C，需要燃烧3.36Kg热值为3. 4X 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：n =Q 吸/Q 放=c m At/q m 煤=4.2X103X100X(10032) / (3.4X107X 3.36)=25% 木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20C加热到80C，而每m2每小时地球表面接收的太阳能为 3.6X106J，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

4、输入的总能量，此太阳能热水器 烧水的效率为：n=Q吸/Q太阳=c m At/ Q太阳=4.2X103X100X (80 20)/(3.6X106X1.35X10) =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=3.3X107j/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： n=W 有他放=1Kwh/qm=3.6X 106/(3.3X107X0.27) =40.4%(2).某新款汽车发动机输出

5、功率为69Kw, 1h耗油20Kg (汽油 热值为q=4.6X107j/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n =W有/Q放=? 出.t/qm=69X 103 X 3600/ (4.6X107 X 20) =27%5、电动机：标有“ 6v3w ”的电动机线圈内阻为3 Q，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：n=W机/W总=(

6、W 总_Q) / W 总=(Pt-l2Rt) / Pt= (P-I2R) /P= (30.52X3) /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8X103W，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：n =W 电/Q 太=UIt/P 太t= UI/P 太=160X10/ (8X103) =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

7、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： n =W 光/W 电=W 光/Pt=8/ (40X1) =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：n=W 电/Q 放=92 Kwh/qm=92 X 3.6X106/ (3. 4X 107X1O3) =10%9、高压输电：有一 110Kv22Mw高压输电设备，输电线总电阻50 Q，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=22wX106/ (110vX1O3) =200A，其输电效率为：n=W 有/W 总=(PtI2R 线 t)/ Pt= (PI2R 线)/P= (22X1062002 X 50) / (22X106) =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