熱効率・エネルギー変換効率の計算
投入したエネルギー(熱量など)と、実際に使えたエネルギー(仕事や電力など)を同じ単位で入れると、効率(%)と失われた分を計算します。
計算方法
効率(%) = 実際に使えたエネルギー ÷ 投入したエネルギー × 100
例:1000Jを投入して350Jが仕事に使えたとき、効率は350÷1000×100=35%です。残りの650Jは、熱や音、摩擦などで失われた分です。
効率は必ず100%以下になります(エネルギー保存の法則により、使えた分が投入した分より大きくなることはありません)。入力と出力は、同じ単位(両方J、両方kWhなど)でそろえて入れてください。
式の意味を説明します。投入したエネルギーのうち、目的の仕事に使えた分がどれだけかという割合です。だから使えた分を投入した分で割ります。残りは熱や音、摩擦として外へ出ていきます。エネルギーは増えないので、この割合が100%を超えることはありません。
例:1,500J投入して525Jが使えたなら、効率は35%です。残りの975Jは熱などで失われた分になります。
気をつけること。2つのエネルギーは同じ単位でそろえてください。そろっていれば、JでもkWhでも同じ値になります。熱を使う機械では、理論の上限が高温側と低温側の温度差で決まるため、100%には近づけません。機器のカタログ値は、決められた測定条件での値です。
よくある質問
熱効率の求め方は?
実際に使えたエネルギー ÷ 投入したエネルギー × 100 です。1000Jのうち350Jが使えたら、効率は35%です。
効率が100%にならないのはなぜ?
摩擦や熱、音などで、投入したエネルギーの一部が目的以外の形に変わって失われるためです。
効率が100%を超えることはある?
ありません。エネルギー保存の法則により、使えるエネルギーが投入したエネルギーを超えることはないためです。
単位は何を使えばいい?
J(ジュール)が基本ですが、投入と出力を同じ単位(両方kWhなど)でそろえれば、どの単位でも計算できます。
損失(失われたエネルギー)はどう求める?
投入したエネルギーから、実際に使えたエネルギーを引いた残りです。