Термический КПД по определению
Тепловая машина за цикл берёт Qh у нагревателя и отдаёт часть работой W. Отношение W/Qh в процентах — термический КПД. Раздел: термодинамика.
Контроль: 80 Дж / 400 Дж → 20%. 25% от 200 Дж → W = 50 Дж. 40% и W = 80 Дж → Qh = 200 Дж.
Родитель физика. W не больше Qh, Qh > 0.
η = W / Qh · 100%
η = W / Qh · 100%
Обратный ход к W или Qh. Проценты как у соседа-рычага, смысл другой.
Не Карно и не рычаг
Не 1 − Tc/Th: там нет W. Не полезная к затраченной механике. Не ΔU одного хода поршня без цикла. Не доля числа без джоулей тепла.
Как пользоваться
Qh — тепло, взятое у горячего источника за период, не «всё тепло системы». W — полезная работа за тот же период. Qc на холодильник страница не спрашивает: при ΔU = 0 будет Qc = Qh − W.
Примеры
1. Пятая часть. 80 и 400 → 20%.
2. Работа. 25% и 200 Дж → 50 Дж.
3. Qh. 40% и 80 Дж → 200 Дж.
4. Четверть. 100 / 400 → 25%.
5. Запрет. W = 500 при Qh = 400; Qh = 0.
Ещё задачи
ТЭС: 300 МДж работы, 1000 МДж тепла котла → 30%. Сравните с Карно тех же Т пара и реки.
Связь с ΔU: за полный круг ΔU = 0, поэтому W = Qh − |Qc| по модулю знаков.
Не кладите Qc в Qh.
Одна размерность: процент из двух джоулей.
W = 0 при Qh > 0 даёт 0% — машина не отдаёт работу, страница 0 при positive без нуля на η откажет, ищите W = 0 только как вырожденный случай.
Fs вала — это W, если вал и есть выход цикла.
Два цилиндра в одном агрегате: сложите W и Qh сами, страница одну пару.
КПД 100% потребовал бы Qc = 0 при ΔU = 0, что Карно запрещает при Tc > 0; страница определение, потолок — сосед.
Qh не Qc
Чертёж: горячий ящик → машина → холодный ящик, стрелка работы вбок.
Памятка: в знаменателе горячее тепло, не сумма |Qh|+|Qc|.
Хаб термодинамики держит факт и Карно рядом.
Итог: W ≤ Qh, проценты, цикл.
Цикл и первый закон
За круг внутренняя энергия та же. Весь избыток Qh над Qc ушёл в W. Определение η не требует знать Qc, но проверка баланса — да.
Родитель физика. Сосед по нагреву рабочего тела вне цикла: mcΔT куска металла, не Qh котла.
Итог журнала: η = W/Qh · 100%, не 1 − Tc/Th.
Контроль: 20; 50; 200; 25. W > Qh нельзя.
Пример: W = 1,2 кДж, Qh = 4 кДж → 30%.
Не подставляйте литры топлива как джоули без теплоты сгорания — её страница не знает.
Рабочий пример: 2 МДж работы, КПД 40% → Qh = 5 МДж.
Связь с механизмом: после вала ещё потери шестерён — это уже Aп/Aз, не термический η.
Итог для отчёта: работа цикла, тепло нагревателя, процент.
Финальный якорь: 80/400 = 20%. 100/400 = 25%.
Добор: не делите Qh на W.
Ещё якорь: η = 10%, Qh = 50 Дж → W = 5 Дж.
Журнал: ДВС учебный 25% при Qh сгорания 800 Дж за цикл → W = 200 Дж на валу до коробки.
Не путайте с mv²/2 маховика: запас, не КПД.
Финальный блок: W/Qh, цикл, не Карно, не рычаг.
Ещё контроль: 40% и 80 Дж → Qh = 200 Дж.
Почему W ≤ Qh? Первый закон цикла плюс Qc на холод: W = Qh − |Qc| ≤ Qh.
Итог абзаца: факт преобразования тепла в работу, не предел температур.
Связь с газом: рабочее тело может подчиняться PV = nRT, η всё равно W/Qh.
Два режима нагрузки — два Qh, не одно.
Финальный добор: W/Qh · 100%, не Карно, не Aп/Aз, не ΔU шага.
Отчёт: «двадцать процентов» без 80 и 400 не отличить от Карно 20%.
Стык с потолком: если факт выше Карно тех же T — ищите ошибку T или Q.
Не кладите отрицательную работу как «холодильник» на эту страницу.
Якорь: 20; 50; 200; запрет 500/400.
Приложение: солнечная ТЭС 150 МДж работы при 600 МДж поглощённого — 25%, дальше оптика зеркал не здесь.
Одинаковые буквы Q без индекса: уточните, горячее ли это.
Повторный расчёт после вычета потерь генератора: это уже не термический η, а общий.
Часовой цикл и киловатт: η безразмерный, поэтому 80 Дж / 400 Дж за секунду даёт те же 20%, что и за час, если обе величины масштабировать одинаково. Смешение джоулей с ваттами ломает отношение.
Qc страница не просит, но проверка: при ΔU = 0 должно быть |Qc| = Qh − W. Если в задаче Qc больше Qh, это не тепловая машина этого определения.
Учебный паспорт: Qh = 1 МДж, W = 0,28 МДж → 28%. Если Карно для тех же резервуаров 35%, запас «недотягивания» 7 пунктов — трение, конечные перепады, не ошибка формулы W/Qh.
Не подставляйте расход топлива в килограммах в Qh без теплоты сгорания: страница ждёт джоули тепла, уже переведённые из условия.
Типичные ошибки
- Подставить Qc в знаменатель.
- Сравнить с Карно, подставив цельсии.
- Позволить W > Qh.
- Смешать с КПД блока.
- Взять мощность в ваттах без времени как джоули.
Соседи: Карно, КПД механизма, первый закон, работа, количество теплоты.
Итог добора: термический КПД W/Qh в процентах, W ≤ Qh, цикл, не предел 1 − Tc/Th.
Частые вопросы
- КПД, если W = 80 Дж и Qh = 400 Дж?
- η = 80/400 · 100% = 20%.
- Найти работу при 25% и Qh = 200 Дж?
- W = 200 · 0,25 = 50 Дж.
- W больше Qh?
- Ошибка. За цикл нельзя получить работы больше, чем пришло тепла от нагревателя.
- Это Карно?
- Карно считает потолок по двум T. Здесь только W и Qh, без температур.
- Это КПД блока?
- Aп/Aз механизма без тепловых резервуаров.
- Где хаб?
- Термодинамика.
Источники
- Учебная термодинамика: ΔU = Q − W (W — работа системы), η Карно = 1 − Tc/Th, η машины = W/Qh, ΔS = Q/T обратимо, W = nRT ln(V₂/V₁) изотерма идеального газа.
- СИ: джоуль, кельвин. Температуры Карно и энтропии — абсолютные, не °C в поле T.