【热机的热效率公式是什么】热机是将热能转化为机械能的装置，广泛应用于内燃机、蒸汽机、燃气轮机等。热机的性能通常用“热效率”来衡量，热效率越高，表示热机将热能转化为有用功的能力越强。
热效率的定义是：热机在一次循环中所做的有用功与所消耗的热量之比。其核心公式为：
$$
\eta = \frac{W}{Q_{\text{in}}}
$$
其中：
- $\eta$ 表示热效率（无量纲）
- $W$ 表示热机对外做的净功（单位：焦耳或瓦特）
- $Q_{\text{in}}$ 表示输入的热量（单位：焦耳）
热效率的基本概念总结
| 概念 | 说明 |
| 热效率 | 热机将热能转化为机械能的效率，用百分比或小数表示 |
| 输入热量 $Q_{\text{in}}$ | 热机从高温热源吸收的热量 |
| 输出功 $W$ | 热机在一个循环中对外所做的净功 |
| 散失热量 $Q_{\text{out}}$ | 热机向低温热源释放的热量 |
| 热效率公式 | $\eta = \frac{W}{Q_{\text{in}}} = 1 - \frac{Q_{\text{out}}}{Q_{\text{in}}}$ |
不同类型热机的热效率对比
| 热机类型 | 理论最大效率 | 实际效率范围 | 举例 |
| 卡诺热机 | 最高理论效率（理想情况） | 无实际应用 | 理论模型 |
| 汽油发动机 | 约20%-30% | 25%-35% | 汽车发动机 |
| 柴油发动机 | 约30%-40% | 35%-45% | 卡车、船舶 |
| 蒸汽轮机 | 约30%-45% | 30%-40% | 发电厂 |
| 燃气轮机 | 约30%-40% | 35%-45% | 飞机、发电 |
总结
热机的热效率是衡量其能量转换能力的重要指标，其基本公式为 $\eta = \frac{W}{Q_{\text{in}}}$ 或 $\eta = 1 - \frac{Q_{\text{out}}}{Q_{\text{in}}}$。不同类型的热机具有不同的效率范围，实际效率受多种因素影响，如工作温度、燃料类型、设计结构等。提高热效率是工程和科研中的重要目标之一。