【热机效率定义】热机是指将热能转化为机械能的装置，例如内燃机、蒸汽机和燃气轮机等。在热力学中，衡量热机性能的重要指标是“热机效率”。热机效率反映了热机将输入的热量转化为有用功的能力，是评价热机性能的关键参数。
热机效率的定义可以表述为：热机输出的有用功与输入的热量之比。该效率通常用百分数表示，数值越高，说明热机越高效。
热机效率的基本公式：
$$
\eta = \frac{W}{Q_{\text{in}}} \times 100\%
$$
其中：
- $\eta$：热机效率
- $W$：热机输出的有用功
- $Q_{\text{in}}$：输入到热机的热量
热机效率的核心概念总结：
| 概念 | 含义 |
| 热机 | 将热能转化为机械能的装置 |
| 输入热量 $Q_{\text{in}}$ | 热源提供的热量 |
| 输出功 $W$ | 热机对外所做的有用功 |
| 效率 $\eta$ | 衡量热机将热量转化为功的能力 |
| 最大效率 | 根据卡诺定理，最大效率由高温热源和低温热源温度决定 |
热机效率的限制因素：
1. 热力学第二定律：热机无法将全部热量转化为功，总有一部分热量会以废热形式排放。
2. 温差限制：热机效率与高温热源和低温热源之间的温差有关，温差越大，理论效率越高。
3. 实际损耗：摩擦、泄漏、材料限制等因素会导致实际效率低于理论最大值。
不同类型热机的典型效率范围（参考）：
| 热机类型 | 典型效率范围 | 说明 |
| 汽油发动机 | 20% ~ 30% | 能量损失较大，主要因燃烧不完全和散热 |
| 柴油发动机 | 30% ~ 40% | 比汽油机更高效，燃烧方式不同 |
| 蒸汽轮机 | 30% ~ 45% | 常用于发电厂，效率受蒸汽参数影响 |
| 卡诺循环 | 理论最大值 | 依赖于高低温热源的温度差 |
| 内燃机 | 25% ~ 40% | 依据燃料种类和设计而异 |
总结：
热机效率是衡量热机性能的重要指标，它决定了热能转化为有用功的效率。尽管理想热机（如卡诺循环）理论上可以达到较高的效率，但实际热机由于各种损耗和物理限制，其效率通常较低。提高热机效率是工程和技术发展的重要方向之一，有助于节约能源和减少环境污染。
