Năng suất là gì? Công thức tính năng suất (chi tiết nhất)

Bài viết Năng suất là gì? Công thức tính năng suất với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Năng suất là gì? Công thức tính năng suất.

Năng suất là gì? Công thức tính năng suất (chi tiết nhất)

1. Năng suất là gì?

Năng suất là khái niệm dùng để chỉ mức độ hiệu quả trong việc sử dụng các nguồn lực như lao động, vốn, tài nguyên và công nghệ để tạo ra sản phẩm hoặc dịch vụ. Năng suất thể hiện tỷ lệ giữa đầu ra (kết quả đạt được) và đầu vào (nguồn lực sử dụng) trong một khoảng thời gian nhất định. Ví dụ, một doanh nghiệp có thể đo lường năng suất thông qua số lượng sản phẩm sản xuất ra so với số lượng lao động, giờ làm việc hoặc vốn đầu tư. Việc đánh giá năng suất giúp các doanh nghiệp biết được hiệu quả của các nguồn lực đang được sử dụng, từ đó có những điều chỉnh hợp lý để tăng hiệu suất và lợi nhuận.

Ngoài ra, năng suất không chỉ giới hạn ở khía cạnh sản xuất mà còn có thể áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác như dịch vụ, nghiên cứu, quản lý và thậm chí là trong đời sống cá nhân. Sự cải thiện năng suất có thể đến từ việc tối ưu hóa quy trình, áp dụng công nghệ hiện đại và cải thiện khả năng lao động, giúp các tổ chức nâng cao khả năng cạnh tranh và phát triển bền vững.

2. Nhiên liệu là gì?

Nhiên liệu là những loại chất cháy được, khi cháy thì sẽ tỏa nhiệt và phát sáng.

Ví dụ: Than đá, gỗ, xăng, dầu, củi khô, than gỗ, than bùn

3. Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu

Đại lượng cho biết được nhiệt lượng tỏa ra khi 1kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn thì gọi là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu.

Ví dụ: Khi ta đốt cháy hoàn toàn 1 kg than đá, phần nhiệt lượng tỏa ra là $Q={27.10}^{6}J.$ Ta nói ${27.10}^{6}J$ chính là năng suất tỏa nhiệt của than đá.

Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu có kí hiệu là q, đơn vị là J/kg.

Năng suất tỏa nhiệt của một số loại nhiên liệu.

Chất	Năng suất tỏa nhiệt(J/kg)	Chất	Năng suất tỏa nhiệt(J/kg)
Củi khô	${10.10}^6$	Khí đốt	${44.10}^6$
Than bùn	${14.10}^6$	Dầu hỏa	${44.10}^6$
Than đá	${27.10}^6$	Xăng	${46.10}^6$
Than gỗ	${34.10}^6$	Hiđrô	${120.10}^6$

4. Công thức tính nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra

Công thức: Q = q.m

Trong đó:

Q: là phần nhiệt lượng tỏa ra (J)

q: là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu đó (J/kg)

m: là khối lượng phần nhiên liệu đã bị đốt cháy hoàn toàn (kg)

5. Phương pháp giải: tính nhiệt lượng do nhiên liệu đốt cháy tỏa ra

a. Tính hiệu suất của bếp và khối lượng nhiên liệu cần đốt cháy

Ta có: ${Q_t}_p=q.mvàQ_{ci}=Q_{thu}$

Hiệu suất: $H=\frac{Q_{ci}}{Q_{tp}}=\frac{Q_{ci}}{q.m}$

Khối lượng nhiên liệu: $m=\frac{Q_{tp}}{q}haym=\frac{Q_{ci}}{q.H}$

b. Tính khối lượng, độ tăng nhiệt độ, nhiệt độ đầu, nhiệt độ cuối của sự vật thu nhiệt

Khi chỉ có một sự vật thu nhiệt và có hiệu suất là H:

$Q_{tp}=q.mvàQ_{ci}=m_{thu}.c_{thu}.\Delta t\Rightarrow H.q.m=m_{thu}.c_{thu}.\Delta t$

$\Rightarrow \left\{\begin{array}{l}{t}_{dau}=t_{cuoi-}\frac{H.q.m}{m_{thu}.c_{thu}}\\ t_{cuoi}=t_{dau}+\frac{H.q.m}{m_{thu}.c_{thu}}\end{array}\right.$

6. Phân biệt năng suất và hiệu suất

Mặc dù "năng suất" và "hiệu suất" đều là các khái niệm liên quan đến việc đo lường hiệu quả, chúng có sự khác biệt rõ ràng trong cách sử dụng và ý nghĩa:

7. Bài tập năng suất

Câu 1: Tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 15kg than đá và 15kg củi. Để thu được nhiệt lượng trên cần phải đốt cháy hết bao nhiêu kg dầu hỏa?

Lời giải:

Năng suất toả nhiệt của củi khô:$q_1={10.10}^6(J/kg)$

Năng suất toả nhiệt của than đá: $q_2={27.10}^6(J/kg)$

Năng suất toả nhiệt của dầu hoả $:q={44.10}^6(J/kg)$

– Nhiệt lượng toả ra khi ta đốt cháy hoàn toàn 15kg củi là:

$Q_1=q_1.m_1=10.\left({10}^6\right).15={150.10}^6\left(J\right)$

– Nhiệt lượng toả ra khi ta đốt cháy hoàn toàn 15kg than đá là:

$Q_2=q_2.m_2=27.\left({10}^6\right).15={405.10}^6\left(J\right)$

- Khối lượng dầu hỏa cần đốt cháy để thu được nhiệt lượng $Q_1$ là:

$m=\frac{Q_1}{q}=\frac{{150.10}^6}{{44.10}^6}\approx 3,41kg$

- Khối lượng dầu hỏa cần đốt cháy để thu được nhiệt lượng $Q_2$ là:

$m=\frac{Q_2}{q}=\frac{{405.10}^6}{{44.10}^6}\approx 9,2kg$

Câu 2: Người ta sử dụng bếp dầu hỏa đun sôi 2 lít nước từ 20°C đựng trong một chiếc ấm nhôm có khối lượng là 0,5kg. Hãy tính lượng dầu hỏa cần thiết, biết rằng chỉ có khoảng 30% nhiệt bởi dầu hỏa ra làm ấm và nóng nước.

Lấy nhiệt dung riêng của nhôm bằng 880J/kg.K, của nước bằng 4200J/kg.K, năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa bằng 44.106 J/kg

Lời giải:

Lượng nhiệt cần để đun nóng nước chính là:

$Q_1=m_1.c_1.\left(t–t_1\right)=\mathrm{2.4200.}\left(100–20\right)=672000J$

Lượng nhiệt cần đun nóng chiếc ấm là:

$Q_2=m_2.c_2.\left(t–t_1\right)=0,\mathrm{5.880.}\left(100–20\right)=35200J$

Lượng nhiệt do dầu tỏa ra để đun nóng nước và ấm là:

$Q=Q_1+Q_2=672000J+35200J=707200J$

Tổng lượng nhiệt do dầu tỏa ra bằng:

$Q_{tp}=\frac{Q}{H}=\frac{707200}{30\%}=\frac{707200.100}{30}=2357333,3J$

Vì $Q_{tp}=m.q$ , nên:

$m=\frac{Q_{tp}}{q}=\frac{2357333,3}{{44.10}^6}=0,054kg$

Câu 3: Sử dụng một cái bếp dầu hỏa để đun sôi được 2 lít nước từ 15°C thì chỉ trong vòng 10 phút. Hỏi mỗi phút phải sử dụng đến bao nhiêu dầu hỏa? Biết rằng chỉ có khoảng 20% nhiệt lượng do dầu hỏa tỏa ra làm cho nóng được nước.

Lấy nhiệt dung riêng của nước bằng 4190 J/kg.K và năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa bằng 44.106 J/kg.

Lời giải:

Lượng nhiệt cần cung cấp cho nước:

$Q=m_1.c_1.\left(t–t_1\right)=\mathrm{2.4190.}\left(100–15\right)=712300J$

Lượng nhiệt do bếp dầu tỏa ra:

$Q_{tp}=\frac{Q}{H}=\frac{712300.100}{20}=3561500J$

Lượng nhiệt này bởi dầu cháy trong 10 phút đã tỏa ra. Vậy khối lượng dầu cháy ở trong 10 phút:

$m=\frac{Q_{tp}}{q}=\frac{3561500}{{44.10}^6}=0,08kg$

Lượng dầu cháy trong khoảng 1 phút bằng:

$m_0=0,008kg=8g.$

Câu 4: Tính hiệu suất của một chiếc bếp dầu, biết rằng cần phải tốn 150g dầu mới đun sôi được khoảng 4,5 lít nước ở nhiệt độ 20°C.

Lời giải:

Lượng nhiệt sử dụng để làm nóng nước là:

$Q_1=m_1.c_1.\left(t–t_1\right)=4200.4,5.\left(100–20\right)=151200J$

Lượng nhiệt toàn phần do dầu hỏa đã tỏa ra là:

$Q_{tp}=m.q=0,{\mathrm{15.44.10}}^6=6,{6.10}^{6}J$

Hiệu suất của bếp dầu:

$H=\frac{Q_1}{Q_{tp}}.100\%=\frac{1522000}{6,{6.10}^{6^{}}}.100\%=23\%$

Câu 5: Một chiếc bếp sử dụng khí đốt tự nhiên có hiệu suất là 30%. Hỏi phải sử dụng bao nhiêu khí đốt để đun sôi được 3 lít nước ở nhiệt độ 30°C? Biết rằng năng suất tỏa nhiệt của chất khí đốt tự nhiên bằng 44.106 J/kg.

Lời giải:

Lượng nhiệt sử dụng để đun sôi nước là:

$Q_1=m_1.c_1.\left(t–t_1\right)=\mathrm{3.4200.}\left(100–30\right)=882000J$

Lượng nhiệt toàn phần do khí đốt đã tỏa ra là:

$Q_{tp}=\frac{Q}{H}=\frac{882000}{30\%}=\frac{882000.100}{30}=2940000J$

Lượng khí đốt cần sử dụng:

$m=\frac{Q_{tp}}{q}=\frac{2940000}{{44.10}^6}=0,067kg$

Câu 6: Một chiếc bếp dầu hỏa có hiệu suất 30%.

a) Tính phần nhiệt lượng có ích và phần nhiệt lượng hao phí khi sử dụng hết 30g dầu.

b) Với lượng dầu nêu trên có thể đun sôi được bao nhiêu kilôgam nước ở nhiệt độ ban đầu 30°C.

Năng suất tỏa nhiệt của chất dầu hỏa là 44.106 J.kg

Lời giải:

a) Nhiệt lượng của bếp dầu tỏa ra:

$Q_{tp}=m.q=0,\mathrm{03.44.106}=1320000J$

Nhiệt lượng có ích mà bếp dầu đã cung cấp:

$Q_{ci}=Q_{tp}.H=1320000.30\%=396000J$

Nhiệt lượng hao phí: $Q_{hp}=Q_{tp}–Q_{ci}=924000J$

b) Nhiệt lượng có ích cần thiết để có thể đun sôi m (kg) nước:

$Q_{ci}=m_1.c_1.\Delta t_1=m.c.\left(t–t_1\right)$

$\Rightarrow m_1=\frac{Q_{ci}}{c.\left(t-t_1\right)}=\frac{396000}{4200.\left(100-30\right)}=1,35kg$

Câu 7: Tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 15 kg củi, 15 kg than đá. Để thu được nhiệt lượng trên cần đốt cháy hết bao nhiêu kg dầu hỏa? Biết năng suất tỏa nhiệt của củi, than đá và dầu hỏa lần lượt là ${10.10}^{6}J/kg,{27.10}^{6}J/kg,{44.10}^{6}J/kg.$

A. 9,2 kg

B. 12,61 kg

C. 3,41 kg

D. 5,79 kg

Lời giải:

Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 15 kg củi là:

$Q_1=q_1.m_1={10}^7.15={15.10}^{7}J$

Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 15 kg than đá là:

$Q_2=q_2.m_2={27.10}^6.15={405.10}^{6}J$

Lượng dầu hỏa cần dùng để khi đốt cháy thu được nhiệt lượng $Q_1$ là:

$m\text{'}=\frac{Q_1}{q_{dau}}=\frac{{15.10}^7}{{44.10}^6}=3,41kg$

Lượng dầu hỏa cần dùng để khi đốt cháy thu được nhiệt lượng Q2 là:

$m\text{'}\text{'}=\frac{Q_2}{q_{dau}}=\frac{{405.10}^6}{{44.10}^6}=9,2kg$

Khối lượng dầu hỏa cần dùng là:

$m=m’+m’’=3,41+9,2=12,61kg$

⇒ Đáp án B

Câu 8: Khi nói năng suất tỏa nhiệt của than đá là 27.106 J/kg, điều đó có nghĩa là:

A. Khi đốt cháy 1 kg than đá tỏa ra nhiệt lượng là 27.106 J.

B. Khi đốt cháy 1 g than đá tỏa ra nhiệt lượng là 27.106 J.

C. Khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg than đá tỏa ra nhiệt lượng là 27.106 J.

D. Khi đốt cháy hoàn toàn 1 g than đá tỏa ra nhiệt lượng là 27.106 J.

Đại lượng cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi 1 kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn gọi là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu ⇒ Đáp án C

Câu 9: Biết năng suất tỏa nhiệt của than đá là q = 27.106 J/kg. Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 12 kg than đá là:

A. 324 kJ

B. 32,4.106 J

C. 324.106 J

D. 3,24.105 J

Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 12 kg than đá là:

Q = q.m = 27.106.12 = 324.106 J

⇒ Đáp án C

Câu 10: Trên quãng đường 90 km, một ô tô chuyển động với vận tốc 54 km/h thì tiêu thụ hết 5 lít xăng. Hỏi hiệu suất của động cơ ô tô là bao nhiêu? Biết công suất của động cơ là 12 kW và năng suất tỏa nhiệt, khối lượng riêng của xăng là 46.10⁶ J/kg và 700 kg/m³.

Lời giải:

Khối lượng 5 lít xăng:

$m=D.V={\mathrm{700.5.10}}^{-3}=3,5kg$

Quãng đường đi

$s=90km=90000m$

Vận tốc của xe

$v=54km/h=15m/s$

Công thực hiện của động cơ:

$A=P.t=P.\left(S/V\right)$

Nhiệt lượng do 3,5 kg xăng cháy tỏa ra để sinh công đó:

$Q_{tp}=\frac{A}{H}\Rightarrow Q_{tp}=P.\frac{s}{v.H}$

Mà $Q_{tp}=q.m\Rightarrow q.m=P.\frac{s}{v.H}$

$\Rightarrow H=\frac{P.s}{q.m.v}=\frac{12000.90000}{{46.10}^6.3,5.15}=0,45=45\%$

Xem thêm các bài viết để học tốt môn Vật Lí sách mới hay, chi tiết khác:

• Gia tốc và vận tốc là gì? Công thức tính gia tốc và vận tốc

• Khối lượng riêng là gì? Công thức tính khối lượng riêng

• Vận tốc là gì? Công thức tính vận tốc

• Lực là gì? Công thức tính lực

• Trọng lực là gì? Công thức tính trọng lực

• Cường độ là gì? Công thức tính cường độ

---