Bài 27. Hiệu suất
Tìm hiểu về hiệu suất, năng lượng có ích và năng lượng hao phí.
Lý thuyết Hiệu suất
1 1. Năng lượng có ích và năng lượng hao phí
Năng lượng có ích: Phần năng lượng được chuyển hóa thành dạng năng lượng mà ta mong muốn.
Năng lượng hao phí: Phần năng lượng bị mất mát, chuyển hóa thành các dạng năng lượng không mong muốn (chủ yếu là nhiệt năng).
Năng lượng toàn phần:
$$W_{tp} = W_{ci} + W_{hp}$$
Trong đó:
- Wtp: năng lượng toàn phần
- Wci: năng lượng có ích
- Whp: năng lượng hao phí
2 2. Hiệu suất
Định nghĩa: Hiệu suất là tỉ lệ giữa năng lượng có ích và năng lượng toàn phần.
Công thức:
$$H = \frac{W_{ci}}{W_{tp}} \cdot 100\%$$
Hoặc
$$H = \frac{P_{ci}}{P_{tp}} \cdot 100\%$$
Trong đó:
- H: hiệu suất
- Wci, Pci: năng lượng/công suất có ích
- Wtp, Ptp: năng lượng/công suất toàn phần
3 3. Hiệu suất của động cơ nhiệt
Công thức:
$$H = \frac{A}{Q} \cdot 100\%$$
Trong đó:
- A: công cơ học mà động cơ thực hiện được
- Q: nhiệt lượng mà động cơ nhận được từ nhiên liệu bị đốt cháy
Chú ý: 0 < H ≤ 1 (hay 0% < H ≤ 100%)
4 4. Các công thức liên quan
Từ công thức hiệu suất, ta có:
- Wci = H × Wtp
- Whp = (1 - H) × Wtp
- Aci = H × Atp
Ứng dụng: Hiệu suất được sử dụng để đánh giá hiệu quả của các máy móc, thiết bị.
Các dạng bài tập
1 Dạng 1: Tính hiệu suất
Phương pháp giải:
- Xác định năng lượng/công có ích và toàn phần
- Áp dụng H = (Wci/Wtp) × 100%
Ví dụ minh họa
Giải:
H = (25/100) × 100% = 25%
Giải:
H = (2000/10000) × 100% = 20%
2 Dạng 2: Tính năng lượng có ích hoặc hao phí
Phương pháp giải:
- Wci = H × Wtp
- Whp = Wtp - Wci
Ví dụ minh họa
Giải:
Aci = H × Atp = 0,8 × 50000 = 40000 J
Giải:
Pci = 0,75 × 10 = 7,5 kW
3 Dạng 3: Bài toán thực tế về hiệu suất
Phương pháp giải:
- Phân tích tình huống
- Xác định các đại lượng
- Áp dụng công thức
Ví dụ minh họa
Giải:
m = 10 × 0,7 = 7 kg
Q = 7 × 46×10⁶ = 322×10⁶ J
H = (8×10⁶ / 322×10⁶) × 100% ≈ 2,5%
Giải:
Bóng đèn LED chuyển hóa phần lớn điện năng thành quang năng (có ích), ít tỏa nhiệt (hao phí). Bóng đèn sợi đốt chỉ chuyển hóa khoảng 5-10% thành quang năng, còn lại tỏa nhiệt (hao phí).
Sẵn sàng thử thách bản thân?
Hoàn thành 14 câu hỏi để củng cố kiến thức và kiểm tra mức độ hiểu bài
Làm bài tập ngay