熱效率計算器

輸入計算

Heat Input Q_in (J)

Heat Rejected Q_out (J)

結果

熱效率

40%

η = 0.4 (fraction)

Net Work Output Wnet	400 J
Heat Input Qin	1,000 J
Heat Rejected Qout	600 J

什麼是熱效率？

熱效率（η）用來衡量熱機把熱能（吸入的熱量）轉換成有用機械功的效果有多好。它是一個無因次的比值，通常以百分比表示。由於熱力學第二定律的限制，部分熱量一定會被排放到低溫熱庫，因此沒有任何一台真實引擎能達到 100%。

熱機吸收熱量 \(Q_{in}\)，產生淨功 \(W_{net}\)，並排出熱量 \(Q_{out}\)。

如何使用本計算器

請輸入吸熱量 Q_in（供給引擎的能量，例如燃料燃燒所釋放的熱）與排放熱量 Q_out（散失到環境或低溫熱庫的能量），兩者皆以焦耳為單位。計算器會回傳以小數與百分比表示的熱效率，並一併算出淨輸出功。

公式說明

淨輸出功就是輸入能量與輸出能量的差值：$$W_{net} = Q_{in} - Q_{out}$$熱效率則是「轉化為功的熱量」占「輸入熱量」的比例：$$\eta = \frac{W_{net}}{Q_{in}} = 1 - \frac{Q_{out}}{Q_{in}}$$再乘以 100，即可換算成百分比。

效率是輸入熱量 \(Q_{in}\) 中轉化為有用功 \(W_{net}\) 的比例。

實例演算

假設某引擎吸收 1000 J 的熱量，並排放 600 J。則 $$W_{net} = 1000 - 600 = 400 \text{ J}$$ $$\eta = \frac{400}{1000} = 0.40$$也就是 40%。這代表供給熱量中有 40% 變成有用的功，其餘 60% 則被排放掉。

常見問題

效率會超過 100% 嗎？不會。對真實引擎而言 Q_out 永遠大於零，所以 \(\eta\) 一定小於 1（100%）。

該使用什麼單位？只要兩個輸入值使用相同的能量單位，任何一致的單位都可以（焦耳、kJ、BTU 皆可）——因為熱效率本身是無因次的。

它和卡諾效率有什麼關係？卡諾效率（\(1 - \frac{T_{cold}}{T_{hot}}\)）是理論上的最大值。這裡根據實測熱量算出的實際效率，必定小於或等於卡諾效率。