حاسبة الكفاءة الحرارية
محرك يعطي 300 J من الشغل من 1000 J من الحرارة كفاءته 30 % ويطرد 700 J. أدخل الشغل والحرارة الممتصة بوحدة الطاقة نفسها لتحصل على النسبة المئوية والنسبة العشرية والحرارة المطرودة. مجاناً في متصفحك.
- مجاني
- يعمل في متصفحك
- دون تسجيل
- بياناتك لا تغادر جهازك
شغّل الأداة مجانًا
مثال محلول
- شغل الخرج
- 300
- حرارة الدخل
- 1,000
- الكفاءة الحرارية
- 30 %
- كسر الكفاءة
- 0.3
- الحرارة المرفوضة
- 700
الكفاءة الحرارية هي جزء الحرارة الممتصة من مصدر ساخن الذي يحوّله محرك حراري إلى شغل صافٍ مفيد، ويُبلَّغ عنها عادة كنسبة مئوية. في تعريف القانون الأول المعياري تقيسون كميتين طاقيتين لدورة أو فترة تشغيل مستقر: شغل الخرج W الذي يسلّمه المحرك وحرارة الدخل Q_in المأخوذة من الخزان الساخن. نسبتهما تعرّف η مساوية لـ W مقسومًا على Q_in، أو مئة ضعف تلك النسبة عندما تريدون صيغة المئة بالمئة المألوفة في الكتب والتقارير المخبرية ولوحات المحطات. تقبل هذه الحاسبة هذين العددين، وتتحقق من أن حرارة الدخل ليست صفرًا، ثم تعيد الكفاءة كنسبة مئوية والكسر بلا أبعاد والحرارة المكملة المرفوضة إلى المصرف البارد وفق ميزان الدورة المغلقة البسيط Q_out يساوي Q_in ناقص W. تُرفض حرارة الدخل الصفرية بخطأ تحقق واضح لأن الصيغة التعريفية ستقسم على صفر ولا يمكن لأي محرك فيزيائي أن يبلغ كفاءة دون امتصاص حرارة.
كيف تُعرَّف الكفاءة الحرارية من الشغل والحرارة
ابدأوا من التمثيل الكلاسيكي للمحرك الحراري المستخدم في المرحلة الثانوية والسنة الأولى لديناميكا الحرارة الهندسية: جهاز يمتص حرارة Q_in من مصدر عالي الحرارة، ويرفض بعض الحرارة Q_out إلى مصرف بارد، ويسلّم شغلًا صافيًا W على دورة. يتطلب حفظ الطاقة لعملية دورية أن يساوي الشغل الصافي الفرق بين الحرارة الممتصة والمرفوضة، لذا W يساوي Q_in ناقص Q_out عندما تُقاس الحرارتان كمقدارين موجبين دخولًا وخروجًا من المحرك. تُعرَّف الكفاءة الحرارية عندئذٍ بأنها الشغل المفيد لكل وحدة حرارة مشتراة من المصدر الساخن: η تساوي W على Q_in.
الضرب في مئة يحوّل ذلك الكسر إلى نسبة مئوية، وهو الشكل الذي تقدّم به معظم إجابات الواجبات ولوحات المواصفات وتقارير أداء المحطات الرقم. تنفّذ الحاسبة ذلك التعريف الجبري تمامًا. لا تفرض الحد الأعلى لـ Carnot من درجات الحرارة المطلقة، ولا تُكامل اللاانعكاسيات على مسار، ولا تخصّص الصيغة لدورات Otto أو Diesel أو Brayton أو Rankine التي تستبدل W وQ_in بتعبيرات حرارة أو نسبة انضغاط.
صيغ تلك الدورات نوايا بحث مختلفة وتستحق صفحاتها الخاصة. يجوز أن يكون الشغل صفرًا فينتج كفاءة صفرية وهي حالة منحطة صحيحة. شغل أكبر من حرارة الدخل ينتج كفاءة فوق مئة بالمئة، وهذا مسموح رياضيًا وقد يشير إلى خطأ قياس أو نموذج خارج ميزان المحرك الحراري البسيط.
أين تظهر حسابات الكفاءة الحرارية في العمل الفعلي
تفرض مقررات الفيزياء في الثانوية والجامعة باستمرار مسائل محركات حرارية تعطي شغل الخرج وحرارة الدخل وتطلب الكفاءة الحرارية كنسبة مئوية، غالبًا قبل إدخال حدود Carnot أو صيغ الدورات. تختزل مختبرات الهندسة الجامعية شغل العمود المقاس وتحرير الحرارة في المسعر إلى رقم η واحد قبل مناقشة إتاحة القانون الثاني أو كفاءات المكوّنات. يتحقق مهندسو المحطات والتوليد المشترك من ادعاءات اللوحة باستخراج η من ميغاواط-ساعة الكهرباء المسجّلة وحرارة الوقود على الفترة نفسها.
تقارن خلايا اختبار السيارات والفضاء الشغل المبيَّن أو الكبحي بطاقة الوقود للإبلاغ عن الكفاءة الحرارية المبيَّنة والكبحية دون تشغيل محاكاة دورة كاملة. إن احتجتم لاحقًا إلى كفاءة Carnot من درجتي حرارة مطلقتين، أو كفاءة دورة Otto أو Diesel من نسبة الانضغاط وغاما، أو تحويل وحدات بين الجول وBTU قبل خطوة النسبة، فاعاملوها كنوايا بحث وصفحات هبوط منفصلة بدل إثقال صفحة حاسبة الكفاءة الحرارية هذه.
حالات الاستخدام
مفاتيح إجابات الواجبات والامتحانات
احسبوا η كنسبة مئوية من أزواج شغل الخرج وحرارة الدخل في الكتاب حتى يشارك المعلمون والمصححات الآلية حقيقة مرجعية واحدة.
فحوصات الأداء في المختبر والمحطة
اختزلوا شغل العمود المقاس وحرارة الوقود أو البخار إلى كفاءة حرارية وحرارة مرفوضة وفق القانون الأول لتقارير المختبر ولوحات المتابعة.
دفاتر التصميم وموازين طاقة افتراضية
استكشفوا كيف يغيّر تعديل تسليم الشغل أو إمداد الحرارة الكفاءة المئوية قبل الالتزام بنموذج دورة مفصّل.
الأسئلة الشائعة
هل يمكن أن تتجاوز الكفاءة 100%؟
يشير ذلك عادة إلى وحدات غير متسقة أو نموذج خارج ميزان المحرك الحراري البسيط؛ الحاسبة لا تقيّد النتيجة.
هل تفرض هذه الأداة حد Carnot؟
لا. كفاءة Carnot من درجتي الحرارة المطلقتين الساخنة والباردة صيغة مختلفة ونية بحث مختلفة. تقيّم هذه الأداة η فقط من W وQ_in.
كم من الحرارة يطرد المحرك؟
الحرارة المطرودة هي الحرارة الممتصة مطروحاً منها الشغل الناتج، وفق موازنة الطاقة البسيطة للدورة. مع 1000 J ممتصة و300 J من الشغل تذهب 700 J إلى الجانب البارد.
ماذا يحدث إذا كانت الحرارة الممتصة صفراً؟
يُرفض الحساب مع رسالة واضحة، لأنه يتطلب القسمة على صفر، ولا يوجد محرك يبذل شغلاً دون أن يمتص حرارة. راجع موازنة الطاقة لديك.
هل تصلح لدورتي أوتو وديزل؟
تستخدم الحاسبة التعريف العام من الشغل والحرارة فقط. أما صيغ دورات أوتو وديزل ورانكين التي تعتمد على درجات الحرارة أو نسب الانضغاط فليست مشمولة.
أدوات ذات صلة
للمطوّرين — الوصول عبر API
كل ما في هذه الصفحة متاح برمجيًا. هذا القسم موجّه للفرق التقنية التي تريد ربط الأداة بأنظمتها الخاصة؛ بقية المستخدمين يمكنهم استخدام الأداة أعلاه مباشرة دون الحاجة لقراءة ما يلي.
الـEndpoint
صادِق على طلبك بترويسة Bearer، وأرسل طلب POST واحدًا لتدخل مهمتك قائمة التنفيذ فورًا؛ ثم تستلم النتيجة عبر webhook أو رابط موقّع.
استدعِ الخدمة من بيئتك
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/thermo/thermal-efficiency \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"work_output":300,"heat_input":1000}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/thermo/thermal-efficiency", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"work_output": 300,
"heat_input": 1000
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/thermo/thermal-efficiency",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"work_output": 300,
"heat_input": 1000
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/thermo/thermal-efficiency", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"work_output":300,"heat_input":1000}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"work_output":300,"heat_input":1000}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/thermo/thermal-efficiency", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)مثال على الطلب
{
"work_output": 300,
"heat_input": 1000
}مثال على الاستجابة
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "thermo.thermal_efficiency",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}الواجهة غير متزامنة: تستلم task_id فور الإرسال، ويمكنك الاستعلام عن الحالة بمعدل طلب واحد في الثانية.
الأسعار
السعر معلن كما تراه: لا tokens ولا نظام نقاط؛ وإن فشلت المهمة فلن تُحاسَب عليها.
الأخطاء
| HTTP | الرمز | المعنى |
|---|---|---|
401 | unauthorized | مفتاح الوصول مفقود أو غير صالح؛ تحقق من ترويسة Bearer في طلبك. |
402 | insufficient_balance | رصيدك لا يكفي لتنفيذ هذه المهمة؛ أعد شحن الرصيد ثم أعد المحاولة. |
404 | unknown_type | نوع المهمة المطلوب غير موجود في الكتالوج — راجع الاسم المرسل في الطلب. |
429 | rate_limited | تجاوزت الحد المسموح من الطلبات؛ انتظر قليلًا ثم أعد المحاولة. |
ملاحظات تقنية
كيف تُعرَّف الكفاءة الحرارية من الشغل والحرارة
القسمة على صفر هي الحافة الحرجة: إذا كان heat_input صفرًا تمامًا أو يتلاشى ضمن إبسيلون الفاصلة العائمة فالنسبة غير معرّفة، لذا يفشل الطلب بـ invalid_input بدل إعادة Infinity أو NaN.
ما ترسلونه وما تستلمونه
تشمل فحوصات الكتب الكلاسيكية 300 جول شغل من 1000 جول حرارة لثلاثين بالمئة كفاءة؛ ومحرك مختبر يسلّم 200 كيلوجول شغل من 800 كيلوجول حرارة وقود لخمسة وعشرين بالمئة؛ وحالة شغل صفري تبلّغ صفر بالمئة بشكل صحيح. حافظوا على الشغل والحرارة بوحدات متطابقة ليكون النسبة بلا أبعاد قبل مقياس المئة. اربطوا نموذج المتصفح المجاني للواجبات ومراجعات التصميم، ثم استدعوا العقد ذاته من السكربتات عند الحاجة إلى مفاتيح إجابات جماعية أو تثبيتات انحدار. أرسلوا عددين محدودين تحت الحقلين work_output وheat_input. work_output هو الشغل الصافي W بالجول أو بأي وحدة طاقة تفضلونها، وقد يكون موجبًا للمحركات أو صفرًا عند تحويل فاشل. heat_input هو Q_in بنفس وحدة الطاقة ويجب أن يكون غير صفري؛ كلا الحقلين مطلوبان. الحقول الناقصة والسلاسل غير العددية وNaN وInfinity تفشل بـ invalid_input ولا تُحسب. عندما يكون heat_input صفرًا تبيّن رسالة الخطأ أن الكفاءة الحرارية لا يمكن حسابها لأن قسمة على صفر ستحدث في η تساوي W على Q_in، فيصحّح العملاء ميزان الطاقة بدل التخمين. عند النجاح تعيد الاستجابة المدخلات المنظّفة، وthermal_efficiency كقيمة مئوية، وefficiency_fraction كنسبة بلا أبعاد W على Q_in، وheat_rejected كـ Q_in ناقص W تحت تمثيل الدورة المغلقة للقانون الأول، وسلسلة وحدة percent، وسلسلة الصيغة، وmethod thermal_efficiency. تسعير استدعاءات API الناجحة هو الأساس المنشور $0.002 لكل عنصر؛ إخفاقات التحقق لا تستهلك الرصيد المدفوع مسبقًا.
أين تظهر حسابات الكفاءة الحرارية في العمل الفعلي
يريد مؤلفو المناهج الذين يبنون دروسًا تفاعلية نفس شكل JSON في ودجت المتصفح وفي API حتى تبقى أوراق العمل دون اتصال والمصححات الآلية متوافقة. لأن هذه القدرة محرك parse نقي، تسعير API هو الأساس المنشور $0.002 لكل عنصر ناجح والتحقق الفاشل لا يستهلك الرصيد.
أسئلة تقنية
ما الصيغة التي تستخدمها حاسبة الكفاءة الحرارية هذه؟
η = (W / Q_in) × 100، حيث W هو work_output وQ_in هو heat_input بوحدات طاقة متطابقة. تتضمن الاستجابة أيضًا الكسر W/Q_in وheat_rejected = Q_in − W.
ماذا يحدث إذا كانت حرارة الدخل صفرًا؟
يفشل الطلب بـ invalid_input. الكفاءة الحرارية غير معرّفة عندما Q_in = 0 لأن النسبة التعريفية ستقسم على صفر.
كم التكلفة؟
أداة المتصفح مجانية وتعمل محليًا. تستخدم طلبات API رصيد KIT المدفوع مسبقًا بمقدار $0.002 لكل عنصر ناجح؛ الإدخال غير الصالح لا يُحسب.