【初三物理】热机效率能超过100%?这3道题做错,等于白学!

小明在复习热机时，写下了这样一段话：

“热机的四个冲程中，只有做功冲程是燃气推动活塞做功，其他三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成。

吸气冲程中，汽油机和柴油机吸入的都是空气和汽油的混合物。

压缩冲程中，活塞向上运动压缩气体，将内能转化为机械能。

做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，将机械能转化为内能。

所以热机工作时，四个冲程都伴随着能量转化。”

问：小明的这段话里，有几处错误？

左滑

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1. 吸气冲程不分汽油机柴油机：汽油机吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物，但柴油机吸入的只有空气！小明没区分清楚，一概而论了。

2. 压缩冲程能量转化说反了：压缩冲程中，活塞向上运动压缩气体，是对气体做功，将机械能转化为内能，不是”内能转化为机械能”。小明直接说反了。

3. 做功冲程能量转化也说反了：做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，是燃气对外做功，将内能转化为机械能，小明又反过来了。

4. “四个冲程都伴随能量转化”不对：吸气冲程和排气冲程主要是气体的吸入和排出过程，不涉及明显的能量转化，不能说”四个冲程都伴随着能量转化”。

小华在计算热机效率时写道：

“一台热机，燃料完全燃烧放出的热量为8×10⁷J，其中用来做有用功的能量为3×10⁷J，那么这台热机的效率 η = W有/Q放 = 3×10⁷J / 8×10⁷J = 37.5%。

小华得意地说：‘这题我会！不过要是我不断改进技术，减少各种热量损失，我就能让热机效率达到150%！到时候汽车都不用加油了，直接跑！’”

问：小华的计算和说法，错在哪里？

左滑

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1. 效率计算本身没错：3×10⁷J / 8×10⁷J = 37.5%，这个计算是正确的。

2. 但”效率达到150%“大错特错：热机在工作过程中，必然有一部分热量散失到环境中（比如废气带走的热量、散热损失、克服摩擦消耗的能量等），有用功永远小于燃料完全燃烧放出的总热量，所以热机效率永远小于100%，不可能达到150%！

3. 改进技术只能提高效率，不能突破100%：改进技术可以减少热量损失，让效率更接近100%，但根据热力学第二定律，热机效率不可能达到或超过100%。

小华说的”不用加油直接跑”那就是永动机了，物理学告诉你：不可能！

小丽在复习能量转化和守恒定律时，做了如下笔记：

① 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。

② 既然能量是守恒的，那我们就可以制造出一种机器，它不需要任何能量输入，就能永远对外做功，这种机器叫做第一类永动机。

虽然目前还没有制造成功，但理论上是有实现可能的。

③ 水力发电站利用水的机械能转化为电能，所以电能是一种一次能源，而且水力发电不会产生能量损耗，是完美的能源利用方式。

问：小丽的笔记中，哪些说法是错误的？

左滑

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1. 第一条笔记正确：这是能量守恒定律的标准表述，完全正确。

2. 第二条笔记错误：第一类永动机是指不需要任何能量输入就能永远对外做功的机器，它违反了能量守恒定律，所以不仅目前制造不成功，理论上也不可能实现！

不是”有实现可能”，而是”根本不可能”。能量守恒定律直接判了它死刑。

3. 第三条笔记有两处错误：

第一处错误是电能不是一次能源：一次能源是从自然界直接获取的能源（如煤炭、石油、天然气、水能、风能等）。

电能是由其他形式的能转化而来的，属于二次能源。

第二处错误是水力发电也有能量损耗：水的机械能通过发电机转化为电能的过程中，会有部分能量因摩擦、电阻发热等原因散失到环境中，不可能100%转化。

虽然水力发电是清洁能源，但说它”不会产生能量损耗”就不对了。