Определение
Коэффициент полезного действия — это величина, которая показывает, какая доля всей затраченной энергии пошла на полезное дело. Он равен отношению полезной работы (или полезной теплоты) ко всей затраченной работе или энергии, обычно выражается в процентах и сокращённо называется КПД.
Ключевые признаки
- Обозначение и формула — η (греческая буква «эта»): η = Aп / Aз · 100 %, где Aп — полезная работа или теплота, Aз — вся затраченная энергия; обе в джоулях, поэтому единицы измерения у КПД нет
- Всегда меньше 100 % — часть энергии неизбежно уходит на нагрев самого устройства и окружающего воздуха, на трение, поэтому полезная работа всегда меньше затраченной
- Полезное и затраченное зависят от устройства — у спиртовки полезная теплота идёт на нагрев воды (Q = c · m · Δt), а затрачена теплота сгоревшего спирта (Q = q · m); у электрочайника затрачена работа тока A = P · t
- Доля, а не количество — КПД не говорит, сколько энергии потребляет прибор и как быстро работает: мощный двигатель может иметь меньший КПД, чем маломощный
Пример
Электрочайник мощностью 1000 Вт за 7 мин нагрел 800 г воды от 20 °С до 100 °С. Полезная теплота Q = 4200 · 0,8 · 80 = 268 800 Дж, затраченная работа тока (7 мин = 420 с) A = 1000 · 420 = 420 000 Дж. КПД = 268 800 / 420 000 · 100 % = 64 %: остальная энергия ушла на нагрев самого чайника и воздуха.
Тема целиком: Количество теплоты. Тепловые машины — теория, разобранные задания и тренажёр.
Не путай: Коэффициент полезного действия и мощность
Мощность показывает, как быстро совершается работа, и измеряется в ваттах: P = A / t. КПД показывает, какая доля затраченной энергии стала полезной, выражается в процентах, и у прибора большой мощности он может оказаться низким.
Частые вопросы
Что такое коэффициент полезного действия простыми словами (для 7–9 класса)?
Коэффициент полезного действия — это величина, которая показывает, какая доля всей затраченной энергии пошла на полезное дело. Он равен отношению полезной работы (или полезной теплоты) ко всей затраченной работе или энергии, обычно выражается в процентах и сокращённо называется КПД.
Как коэффициент полезного действия выглядит на практике?
Электрочайник мощностью 1000 Вт за 7 мин нагрел 800 г воды от 20 °С до 100 °С. Полезная теплота Q = 4200 · 0,8 · 80 = 268 800 Дж, затраченная работа тока (7 мин = 420 с) A = 1000 · 420 = 420 000 Дж. КПД = 268 800 / 420 000 · 100 % = 64 %: остальная энергия ушла на нагрев самого чайника и воздуха.
В каких заданиях ОГЭ встречается «коэффициент полезного действия»?
В заданиях на знание физических понятий и явлений — потренируйся в тренажёре Совелия.