« Fizika – 10 kl.

Kas yra termodinaminė sistema ir kokie parametrai apibūdina jos būseną.
Nurodykite pirmąjį ir antrąjį termodinamikos dėsnius.

Būtent šiluminių variklių teorijos sukūrimas paskatino suformuluoti antrąjį termodinamikos dėsnį.

Vidinės energijos atsargas žemės plutoje ir vandenynuose galima laikyti praktiškai neribotomis. Tačiau norint išspręsti praktines problemas, neužtenka turėti energijos atsargų. Taip pat reikia mokėti panaudoti energiją pajudinti stakles gamyklose ir gamyklose, transporto priemones, traktorius ir kitas mašinas, sukti elektros srovės generatorių rotorius ir pan.. Žmonijai reikia variklių – įrenginių, galinčių atlikti darbą. Dauguma Žemėje esančių variklių yra šiluminiai varikliai.

Šilumos varikliai- tai įrenginiai, kurie vidinę kuro energiją paverčia mechaniniu darbu.

Šilumos variklių veikimo principas.

Kad variklis veiktų, turi būti slėgio skirtumas abiejose variklio stūmoklio arba turbinos menčių pusėse. Visuose šiluminiuose varikliuose šis slėgio skirtumas pasiekiamas didinant temperatūrą darbinis skystis(dujos) šimtais ar tūkstančiais laipsnių, palyginti su aplinkos temperatūra. Šis temperatūros padidėjimas atsiranda degant kurui.

Viena iš pagrindinių variklio dalių yra dujomis užpildytas indas su judančiu stūmokliu. Visų šiluminių variklių darbinis skystis yra dujos, kurios veikia plečiantis. Pradinę darbinio skysčio (dujų) temperatūrą pažymėkime T 1 . Ši temperatūra garo turbinose arba mašinose pasiekiama garais garo katile. Vidaus degimo varikliuose ir dujų turbinose temperatūra pakyla, kai kuras dega pačiame variklyje. Temperatūra T 1 vadinama šildytuvo temperatūra.

Šaldytuvo vaidmuo.

Atliekant darbus dujos netenka energijos ir neišvengiamai atšąla iki tam tikros temperatūros T2, kuri dažniausiai yra šiek tiek aukštesnė už aplinkos temperatūrą. Jie jai skambina šaldytuvo temperatūra. Šaldytuvas yra atmosfera arba specialūs prietaisai, skirti vėsinti ir kondensuoti atliekas - kondensatoriai. Pastaruoju atveju šaldytuvo temperatūra gali būti šiek tiek žemesnė už aplinkos temperatūrą.

Taigi variklyje darbinis skystis plėtimosi metu negali atiduoti visos savo vidinės energijos darbui atlikti. Dalis šilumos neišvengiamai perduodama į šaldytuvą (atmosferą) kartu su išmetamais garais arba išmetamosiomis dujomis iš vidaus degimo variklių ir dujų turbinų.

Ši vidinės kuro energijos dalis prarandama. Šilumos variklis atlieka darbą dėl darbinio skysčio vidinės energijos. Be to, šiame procese šiluma perduodama iš karštesnių kūnų (šildytuvo) į šaltesnius (šaldytuvą). Šilumos variklio schema parodyta 13.13 pav.

Variklio darbinis skystis kuro degimo metu gauna iš šildytuvo šilumos kiekį Q 1, atlieka darbą A" ir perduoda šilumos kiekį į šaldytuvą 2 klausimas< Q 1 .

Kad variklis veiktų nuolat, būtina grąžinti darbinį skystį į pradinę būseną, kurioje darbinio skysčio temperatūra yra lygi T 1. Iš to išplaukia, kad variklis veikia pagal periodiškai pasikartojančius uždarus procesus arba, kaip sakoma, ciklu.

Ciklas yra eilė procesų, kurių metu sistema grįžta į pradinę būseną.

Šilumos variklio našumo (našumo) koeficientas.

Neįmanoma visiškai paversti vidinės dujų energijos į šilumos variklių darbą dėl gamtoje vykstančių procesų negrįžtamumo. Jei šiluma galėtų savaime grįžti iš šaldytuvo į šildytuvą, tai vidinę energiją bet kuris šilumos variklis galėtų visiškai paversti naudingu darbu. Antrasis termodinamikos dėsnis gali būti išreikštas taip:

Antrasis termodinamikos dėsnis:
Neįmanoma sukurti antrojo tipo amžinojo varymo mašinos, kuri šilumą visiškai paverstų mechaniniu darbu.

Pagal energijos tvermės dėsnį variklio atliktas darbas yra lygus:

A" = Q 1 - |Q 2 |, (13.15)

čia Q 1 yra šilumos kiekis, gautas iš šildytuvo, o Q2 yra šilumos kiekis, perduodamas šaldytuvui.

Šilumos variklio našumo (našumo) koeficientas yra variklio atliekamo darbo „A“ ir šilumos kiekio, gaunamo iš šildytuvo, santykis:

Kadangi visi varikliai perduoda tam tikrą kiekį šilumos į šaldytuvą, tada η< 1.

Maksimali šiluminių variklių naudingumo vertė.

Termodinamikos dėsniai leidžia apskaičiuoti maksimalų galimą šilumos variklio, veikiančio su šildytuvu esant T1 temperatūrai ir šaldytuvui, esant T2 temperatūrai, efektyvumą, taip pat nustatyti būdus jį padidinti.

Pirmą kartą maksimalų galimą šiluminio variklio efektyvumą apskaičiavo prancūzų inžinierius ir mokslininkas Sadi Carnot (1796-1832) savo darbe „Ugnies varomosios jėgos ir mašinų, galinčių išvystyti šią jėgą, atspindžiai“ (1824 m. ).

Carnot sugalvojo idealų šiluminį variklį su idealiomis dujomis kaip darbiniu skysčiu. Idealus Carnot šilumos variklis veikia ciklą, susidedantį iš dviejų izotermų ir dviejų adiabatų, ir šie procesai laikomi grįžtamais (13.14 pav.). Pirma, indas su dujomis susiliečia su šildytuvu, dujos plečiasi izotermiškai, atlikdamos teigiamą darbą, esant T 1 temperatūrai, ir gauna šilumos kiekį Q 1.

Tada indas yra termiškai izoliuojamas, dujos toliau plečiasi adiabatiškai, o jų temperatūra nukrenta iki šaldytuvo temperatūros T 2. Po to izoterminio suspaudimo metu dujos liečiasi su šaldytuvu, jos perduoda šaldytuvui šilumos kiekį Q 2, suspaudžiant iki tūrio V 4;< V 1 . Затем сосуд снова теплоизолируют, газ сжимается адиабатно до объёма V 1 и возвращается в первоначальное состояние. Для КПД этой машины было получено следующее выражение:

Kaip matyti iš (13.17) formulės, Carnot mašinos efektyvumas yra tiesiogiai proporcingas šildytuvo ir šaldytuvo absoliučios temperatūros skirtumui.

Pagrindinė šios formulės reikšmė yra ta, kad ji nurodo efektyvumo didinimo būdą, tam būtina padidinti šildytuvo temperatūrą arba sumažinti šaldytuvo temperatūrą.

Bet koks tikras šilumnešis, veikiantis su šildytuvu esant T1 temperatūrai ir šaldytuvui esant T2 temperatūrai, negali būti efektyvesnis nei idealus šiluminis variklis: Procesai, sudarantys tikro šilumos variklio ciklą, nėra grįžtami.

Formulė (13.17) pateikia teorinę šilumos variklių didžiausios naudingumo vertės ribą. Tai rodo, kad šilumos variklis yra efektyvesnis, tuo didesnis temperatūrų skirtumas tarp šildytuvo ir šaldytuvo.

Tik esant absoliučiam nuliui šaldytuvo temperatūrai η = 1. Be to, įrodyta, kad efektyvumas, apskaičiuotas pagal (13.17) formulę, nepriklauso nuo darbinės medžiagos.

Tačiau šaldytuvo, kurio vaidmenį dažniausiai atlieka atmosfera, temperatūra praktiškai negali būti žemesnė už aplinkos oro temperatūrą. Galite padidinti šildytuvo temperatūrą. Tačiau bet kuri medžiaga (tvirtas korpusas) turi ribotą atsparumą karščiui arba atsparumą karščiui. Kaitinamas pamažu praranda savo elastines savybes, o esant pakankamai aukštai temperatūrai tirpsta.

Dabar pagrindinės inžinierių pastangos nukreiptos į variklių efektyvumo didinimą, mažinant jų dalių trintį, degalų nuostolius dėl nepilno degimo ir kt.

Garo turbinos pradinė ir galutinė garo temperatūra yra maždaug tokia: T 1 - 800 K ir T 2 - 300 K. Esant tokioms temperatūroms didžiausia naudingumo vertė yra 62 % (atkreipkite dėmesį, kad efektyvumas dažniausiai matuojamas procentais) . Faktinė naudingumo vertė dėl įvairių rūšių energijos nuostolių yra apie 40%. Didžiausią efektyvumą – apie 44 % – pasiekia dyzeliniai varikliai.

Aplinkos apsauga.

Sunku įsivaizduoti šiuolaikinį pasaulį be šilumos variklių. Jie yra tie, kurie mums suteikia patogų gyvenimą. Šilumos varikliai vairuoja transporto priemones. Apie 80% elektros energijos, nepaisant atominių elektrinių buvimo, pagaminama naudojant šiluminius variklius.

Tačiau eksploatuojant šiluminius variklius, neišvengiama aplinkos tarša. Tai yra prieštaravimas: viena vertus, žmonijai kasmet reikia vis daugiau energijos, kurios pagrindinė dalis gaunama deginant kurą, kita vertus, degimo procesus neišvengiamai lydi ir aplinkos tarša.

Degant kurui, deguonies kiekis atmosferoje mažėja. Be to, patys degimo produktai sudaro cheminius junginius, kurie kenkia gyviems organizmams. Tarša atsiranda ne tik žemėje, bet ir ore, nes bet kokį lėktuvo skrydį lydi kenksmingų priemaišų išmetimas į atmosferą.

Viena iš variklių pasekmių – susidaro anglies dioksidas, kuris sugeria infraraudonąją spinduliuotę nuo Žemės paviršiaus, todėl pakyla atmosferos temperatūra. Tai vadinamasis šiltnamio efektas. Matavimai rodo, kad atmosferos temperatūra per metus pakyla 0,05 °C. Toks nuolatinis temperatūros kilimas gali sukelti ledo tirpimą, o tai savo ruožtu sukels vandens lygio pokyčius vandenynuose, t.y., žemynų potvynius.

Pažymėkime dar vieną neigiamą dalyką naudojant šiluminius variklius. Taigi kartais upių ir ežerų vanduo naudojamas varikliams aušinti. Tada pašildytas vanduo grąžinamas atgal. Temperatūros padidėjimas vandens telkiniuose sutrikdo natūralią pusiausvyrą, šis reiškinys vadinamas termine tarša.

Siekiant tausoti aplinką, plačiai naudojami įvairūs valymo filtrai, neleidžiantys į atmosferą patekti kenksmingoms medžiagoms, tobulinamos variklių konstrukcijos. Nuolat tobulinamas kuras, kurio degimo metu susidaro mažiau kenksmingų medžiagų, bei jo deginimo technologija. Aktyviai plėtojami alternatyvūs energijos šaltiniai, naudojantys vėją, saulės spinduliuotę ir branduolinę energiją. Elektromobiliai ir saulės energija varomi automobiliai jau gaminami.

Pavyzdys. Vidutinė variklio trauka yra 882 N. 100 km kelionei sunaudojama 7 kg benzino. Nustatykite jo variklio efektyvumą. Pirmiausia susiraskite naudingą darbą. Ji lygi jėgos F ir kūno įveikto atstumo S sandaugai Аn=F∙S. Nustatykite šilumos kiekį, kuris išsiskirs deginant 7 kg benzino, tai bus sunaudotas darbas Az = Q = q∙m, kur q – specifinis kuras, benzinui lygus 42∙10^6 J/ kg, o m yra šio kuro masė . Variklio efektyvumas bus lygus efektyvumui=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30%.

Apskritai, norint rasti bet kurio šilumos variklio (vidaus degimo variklio, garo variklio ir kt.), kuriame darbas atliekamas dujomis, efektyvumą, yra koeficientas. naudinga veiksmus lygus šildytuvo Q1 išskiriamos ir šaldytuvo Q2 gaunamos šilumos skirtumui, raskite skirtumą tarp šildytuvo ir šaldytuvo šilumos ir padalinkite iš šildytuvo šilumos efektyvumo = (Q1-Q2)/Q1 . Čia efektyvumas yra keliais vienetais nuo 0 iki 1, kad konvertuotumėte rezultatą, padauginkite jį iš 100.

Norėdami gauti idealaus šilumos variklio (Carnot mašinos) efektyvumą, suraskite šildytuvo T1 ir šaldytuvo T2 temperatūrų skirtumo santykį su šildytuvo temperatūros efektyvumu = (T1-T2)/T1. Tai didžiausias galimas konkretaus tipo šilumos variklio efektyvumas, esant tam tikroms šildytuvo ir šaldytuvo temperatūroms.

Nustatykite bendrą. Tokio pobūdžio informaciją galima gauti remiantis surašymo duomenimis. Norėdami nustatyti bendrą gimstamumo, mirtingumo, santuokos ir skyrybų rodiklius, turėsite rasti visų gyventojų ir skaičiavimo laikotarpio sandaugą. Gautą skaičių įrašykite į vardiklį.

Uždėkite ant skaitiklio rodiklį, atitinkantį norimą giminaitį. Pavyzdžiui, jei turite nustatyti bendrą gimstamumo rodiklį, tada vietoj skaitiklio turėtų būti skaičius, atspindintis bendrą gimimų skaičių jus dominančiu laikotarpiu. Jei jūsų tikslas yra mirtingumas arba santuokos rodiklis, vietoje skaitiklio nurodykite mirčių skaičių skaičiavimo laikotarpiu arba santuokų skaičių.

Padauginkite gautą skaičių iš 1000. Tai bus bendras koeficientas, kurio ieškote. Jei susiduriate su užduotimi rasti bendrą augimo tempą, iš gimstamumo atimkite mirtingumą.

Video tema

Šaltiniai:

• Bendrieji gyvybiniai rodikliai

Žodis „darbas“ visų pirma reiškia veiklą, kuri suteikia asmeniui pragyvenimo lėšas. Kitaip tariant, už tai jis gauna materialų atlygį. Nepaisant to, žmonės yra pasirengę laisvalaikiu nemokamai arba už simbolinį atlygį taip pat dalyvauti socialiai naudinguose darbuose, kurių tikslas – padėti skurstantiems, gerinti kiemus ir gatves, sutvarkyti apželdinimą ir kt. Tokių savanorių tikrai būtų dar daugiau, tačiau jie dažnai nežino, kur gali prireikti jų paslaugų.

Drėkinimo koeficientas yra specialus meteorologų sukurtas rodiklis, skirtas įvertinti klimato drėgmės laipsnį tam tikrame regione. Buvo atsižvelgta, kad klimatas yra ilgalaikė tam tikros vietovės oro sąlygų charakteristika. Todėl taip pat nuspręsta drėkinimo koeficientą svarstyti per ilgą laiką: paprastai šis koeficientas skaičiuojamas pagal per metus surinktus duomenis.

Taigi, drėkinimo koeficientas parodo, kiek kritulių iškrenta per šį laikotarpį nagrinėjamame regione. Tai, savo ruožtu, yra vienas iš pagrindinių veiksnių, nulemiančių šioje vietovėje vyraujančią augmenijos tipą.

Drėgmės koeficiento skaičiavimas

Drėkinimo koeficiento apskaičiavimo formulė yra tokia: K = R / E. Šioje formulėje simbolis K žymi tikrąjį drėkinimo koeficientą, o simbolis R – per metus tam tikroje vietovėje iškritusių kritulių kiekį, išreikštą milimetrais. Galiausiai simbolis E reiškia kritulių kiekį nuo žemės paviršiaus per tą patį laikotarpį.

Nurodytas kritulių kiekis, kuris taip pat išreiškiamas milimetrais, priklauso nuo temperatūros tam tikrame regione tam tikru laikotarpiu ir kitų veiksnių. Todėl, nepaisant akivaizdaus pateiktos formulės paprastumo, drėkinimo koeficiento apskaičiavimas reikalauja daugybės preliminarių matavimų naudojant tiksliuosius prietaisus ir juos gali atlikti tik pakankamai didelė meteorologų komanda.

Savo ruožtu drėgmės koeficiento vertė konkrečioje vietovėje, atsižvelgiant į visus šiuos rodiklius, paprastai leidžia labai patikimai nustatyti, kokia augmenija šiame regione vyrauja. Taigi, jei drėgmės koeficientas viršija 1, tai rodo aukštą drėgmės lygį tam tikroje vietovėje, o tai reiškia, kad vyrauja tokios augmenijos rūšys kaip taiga, tundra ar miško tundra.

Pakankamas drėgmės lygis atitinka drėkinimo koeficientą, lygų 1, ir, kaip taisyklė, būdingas vyraujantis mišrus arba. Drėkinimo koeficientas svyruoja nuo 0,6 iki 1 būdingas miško stepėms, nuo 0,3 iki 0,6 - stepėms, nuo 0,1 iki 0,3 - pusiau dykumoms ir nuo 0 iki 0,1 - dykumoms.

Šaltiniai:

• Drėkinimas, drėkinimo koeficientai

Yra žinoma, kad amžinasis variklis yra neįmanomas. Taip yra dėl to, kad bet kuriam mechanizmui galioja toks teiginys: bendras darbas, atliktas šio mechanizmo pagalba (įskaitant mechanizmo ir aplinkos šildymą, trinties jėgos įveikimą) visada yra didesnis už naudingą darbą.

Pavyzdžiui, daugiau nei pusė vidaus degimo variklio darbo iššvaistoma variklio komponentų šildymui; dalį šilumos nuneša išmetamosios dujos.

Dažnai reikia įvertinti mechanizmo efektyvumą ir jo panaudojimo galimybes. Todėl norint apskaičiuoti, kokia dalis atlikto darbo yra iššvaistoma, o kokia yra naudinga, įvedamas specialus fizikinis dydis, parodantis mechanizmo efektyvumą.

Ši vertė vadinama mechanizmo efektyvumu

Mechanizmo efektyvumas lygus naudingo darbo ir bendro darbo santykiui. Akivaizdu, kad efektyvumas visada yra mažesnis nei vienas. Ši vertė dažnai išreiškiama procentais. Paprastai jis žymimas graikiška raide η (skaitykite „tai“). Naudingumo koeficientas sutrumpintai vadinamas efektyvumu.

η = (A_visa / A_naudinga) * 100%,

kur η efektyvumas, A_visas bendras darbas, A_naudingas naudingas darbas.

Tarp variklių elektrinis variklis turi didžiausią efektyvumą (iki 98%). Vidaus degimo variklių naudingumo koeficientas siekia 20–40%, o garo turbinos – apie 30%.

Atkreipkite dėmesį, kad už mechanizmo efektyvumo didinimas dažnai bando sumažinti trinties jėgą. Tai galima padaryti naudojant įvairius tepalus arba rutulinius guolius, kuriuose slydimo trintį pakeičia riedėjimo trintis.

Efektyvumo skaičiavimo pavyzdžiai

Pažiūrėkime į pavyzdį. 55 kg sveriantis dviratininkas 5 kg sveriančiu dviračiu važiavo į 10 m aukščio kalvą, atlikdamas 8 kJ darbą. Raskite dviračio efektyvumą. Neatsižvelgti į ratų riedėjimo trintį kelyje.

Sprendimas. Raskime bendrą dviračio ir dviratininko masę:

m = 55 kg + 5 kg = 60 kg

Raskime bendrą jų svorį:

P = mg = 60 kg * 10 N/kg = 600 N

Raskime atliktus darbus pakeliant dviratį ir dviratininką:

Naudingas = PS = 600 N * 10 m = 6 kJ

Raskime dviračio efektyvumą:

A_pilnas / A_naudingas * 100 % = 6 kJ / 8 kJ * 100 % = 75 %

Atsakymas: Dviračio efektyvumas siekia 75%.

Pažvelkime į kitą pavyzdį. Ant svirties svirties galo pakabinamas m masės kūnas. Žemyn nukreipta jėga F taikoma kitai rankai, o jos galas nuleidžiamas h. Raskite, kiek kėbulas pakilo, jei svirties efektyvumas yra η%.

Sprendimas. Raskime darbą, atliktą jėga F:

η% šio darbo atliekama m masės kūnui pakelti. Vadinasi, Fhη / 100 buvo išleista kūno pakėlimui. Kadangi kūno svoris yra lygus mg, kūnas pakilo iki Fhη / 100 / mg aukščio.

Fizika yra mokslas, tiriantis gamtoje vykstančius procesus. Šis mokslas labai įdomus ir smalsus, nes kiekvienas iš mūsų nori pasitenkinti psichiškai, įgydamas žinių ir supratimo, kaip ir kas veikia mūsų pasaulyje. Šią užduotį mums padeda fizika, kurios dėsnius išvedė šimtmečius ir dešimtys mokslininkų, ir belieka tik džiaugtis ir įsisavinti suteiktas žinias.

Tačiau tuo pačiu metu fizika yra toli gražu ne paprastas mokslas, kaip, tiesą sakant, pati gamta, bet būtų labai įdomu ją suprasti. Šiandien kalbėsime apie efektyvumą. Sužinosime, kas yra efektyvumas ir kodėl jis reikalingas. Pažiūrėkime į viską aiškiai ir įdomiai.

Santrumpos paaiškinimas - efektyvumą. Tačiau net ir šis aiškinimas pirmą kartą gali būti ne itin aiškus. Šis koeficientas apibūdina sistemos ar bet kurio atskiro kūno, o dažniau mechanizmo, efektyvumą. Efektyvumas apibūdinamas energijos išeiga arba konvertavimu.

Šis koeficientas taikomas beveik viskam, kas mus supa, ir net mums patiems, ir dar didesniu mastu. Naudingą darbą juk dirbame visą laiką, bet kaip dažnai ir kiek tai svarbu – kitas klausimas, su juo vartojamas terminas „efektyvumas“.

Svarbu į tai atsižvelgti šis koeficientas yra neribota reikšmė, jis paprastai reiškia matematines reikšmes, pavyzdžiui, 0 ir 1, arba, kaip dažniausiai būna, procentais.

Fizikoje šis koeficientas žymimas raide Ƞ arba, kaip paprastai vadinama, Eta.

Naudingas darbas

Naudodami bet kokius mechanizmus ar įrenginius, būtinai atliekame darbus. Paprastai jis visada yra didesnis nei mums reikia užduočiai atlikti. Remiantis šiais faktais, išskiriami du darbo tipai: eikvotas, kuris žymimas didžiąja raide, A su maža z (Az), ir naudingas – A su raide p (An). Pavyzdžiui, paimkime tokį atvejį: turime užduotį tam tikros masės trinkelę pakelti į tam tikrą aukštį. Šiuo atveju darbas apibūdinamas tik sunkio jėgos įveikimu, kuris savo ruožtu veikia apkrovą.

Tuo atveju, kai kėlimui naudojamas bet koks kitas įrenginys, išskyrus trinkelių gravitaciją, taip pat svarbu atsižvelgti į šio prietaiso dalių sunkumą. Be viso to, svarbu atsiminti, kad nors laimime jėga, visada pakeliui pralaimėsime. Visi šie faktai leidžia daryti vieną išvadą, kad sugaištas darbas bet kokiu atveju bus naudingesnis, Az > An, klausimas kiek tai daugiau, nes jūs galite kiek įmanoma sumažinti šį skirtumą ir tuo padidinti efektyvumą, mūsų ar mūsų prietaisas.

Naudingas darbas – tai sunaudoto darbo dalis, kurią atliekame naudodami mechanizmą. O efektyvumas yra būtent fizinis dydis, parodantis, kokia dalis naudingo darbo yra iš viso sunaudoto darbo.

Rezultatas:

• Išleistas darbas Az visada didesnis už naudingą darbą Ap.
• Kuo didesnis naudingo ir išleisto santykis, tuo didesnis koeficientas ir atvirkščiai.
• Ap randamas masę padauginus iš gravitacijos pagreičio ir pakilimo aukščio.

Yra tam tikra efektyvumo nustatymo formulė. Tai vyksta taip: norint rasti efektyvumą fizikoje, reikia padalyti energijos kiekį iš sistemos atliekamo darbo. Tai yra, efektyvumas yra sunaudotos energijos ir atlikto darbo santykis. Iš to galime padaryti paprastą išvadą, kad kuo geresnė ir efektyvesnė sistema ar kūnas, tuo mažiau energijos sunaudojama darbui atlikti.

Pati formulė atrodo trumpa ir labai paprasta: ji bus lygi A/Q. Tai yra, Ƞ = A/Q. Ši trumpa formulė apima elementus, kurių mums reikia skaičiavimui. Tai yra, A šiuo atveju yra sunaudota energija, kurią sistema sunaudoja veikimo metu, o didžioji raidė Q savo ruožtu bus panaudota A arba vėl panaudota energija.

Idealiu atveju efektyvumas lygus vienybei. Bet, kaip dažniausiai atsitinka, jis yra mažesnis už ją. Taip atsitinka dėl fizikos ir, žinoma, dėl energijos tvermės dėsnio.

Reikalas tas, kad energijos tvermės dėsnis rodo, kad negalima gauti daugiau A nei gaunama energija. Ir net šis koeficientas bus lygus vienam labai retai, nes energija visada švaistoma. O darbą lydi nuostoliai: pavyzdžiui, variklyje nuostoliai slypi dėl per didelio jo įkaitimo.

Taigi efektyvumo formulė:

Ƞ=A/Q, Kur

• A yra naudingas darbas, kurį atlieka sistema.
• Q – sistemos sunaudota energija.

Taikymas įvairiose fizikos srityse

Pastebėtina, kad efektyvumas neegzistuoja kaip neutrali sąvoka, kiekvienas procesas turi savo efektyvumą, tai nėra trinties jėga, negali egzistuoti savarankiškai.

Pažvelkime į keletą efektyvių procesų pavyzdžių.

Pavyzdžiui, paimkime elektros variklį. Elektros variklio užduotis yra paversti elektros energiją mechanine energija. Šiuo atveju koeficientas bus variklio efektyvumas, paverčiant elektros energiją mechanine energija. Taip pat yra šio atvejo formulė, kuri atrodo taip: Ƞ=P2/P1. Čia P1 yra bendrosios versijos galia, o P2 yra naudingoji galia, kurią gamina pats variklis.

Nesunku atspėti, kad koeficiento formulės struktūra visada išsaugoma, keičiasi tik tie duomenys, kuriuos reikia joje pakeisti. Jie priklauso nuo konkretaus atvejo, jei tai variklis, kaip ir aukščiau, tada reikia dirbti su išeikvota galia, jei tai darbas, tada pradinė formulė bus kitokia.

Dabar mes žinome efektyvumo apibrėžimą ir mes turime idėją apie šią fizinę koncepciją, taip pat apie atskirus jos elementus ir niuansus. Fizika yra vienas didžiausių mokslų, tačiau norint ją suprasti, ją galima suskaidyti į mažas dalis. Šiandien mes išnagrinėjome vieną iš šių dalių.

Vaizdo įrašas

Šis vaizdo įrašas padės suprasti, kas yra efektyvumas.

Negavai atsakymo į savo klausimą? Siūlykite temą autoriams.

Tarp daugybės įvairių automobilyje esančių mechanizmų charakteristikų, lemiamas yra vienas Vidaus degimo variklio efektyvumas. Norint išsiaiškinti šios koncepcijos esmę, reikia tiksliai žinoti, kas yra klasikinis vidaus degimo variklis.

Vidaus degimo variklio efektyvumas – kas tai?

Visų pirma, variklis šiluminę energiją, susidarančią deginant kurą, paverčia tam tikru mechaniniu darbu. Skirtingai nuo garo variklių, šie varikliai yra lengvesni ir kompaktiškesni. Jie yra daug ekonomiškesni ir sunaudoja griežtai apibrėžtą skystąjį ir dujinį kurą. Taigi šiuolaikinių variklių efektyvumas skaičiuojamas pagal jų technines charakteristikas ir kitus rodiklius.

Efektyvumas (našumo koeficientas) – tai tikrosios variklio velenui perduodamos galios ir stūmoklio dėl dujų veikimo gaunamos galios santykis. Jei palyginsime skirtingos galios variklių efektyvumą, galime nustatyti, kad ši kiekvieno iš jų vertė turi savo ypatybes.

Abu varikliai, nepaisant dizaino panašumo, turi skirtingus mišinio formavimo tipus. Todėl karbiuratoriaus variklio stūmokliai veikia aukštesnėje temperatūroje, todėl reikalingas kokybiškas aušinimas. Dėl šios priežasties šiluminė energija, kurią būtų galima paversti mechanine energija, yra išsklaidoma be jokios naudos, sumažinant bendrą naudingumo vertę.

Tačiau siekiant padidinti benzininio variklio efektyvumą, imamasi tam tikrų priemonių. Pavyzdžiui, viename cilindre gali būti du įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai, o ne vienas įsiurbimo ir išmetimo vožtuvas. Be to, kai kuriuose varikliuose kiekvienai žvakei sumontuota atskira uždegimo ritė. Droselio sklendė daugeliu atvejų valdoma naudojant elektrinę pavarą, o ne įprastą kabelį.

Dyzelinio variklio efektyvumas – pastebimas efektyvumas

Dyzelinas yra vienas iš vidaus degimo variklių tipų, kuriuose darbinis mišinys užsidega dėl suspaudimo. Todėl oro slėgis cilindre yra daug didesnis nei benzininio variklio. Lyginant dyzelinio variklio efektyvumą su kitų konstrukcijų efektyvumu, galime pastebėti didžiausią jo efektyvumą.

Esant mažam greičiui ir dideliam poslinkiui efektyvumo rodiklis gali viršyti 50%.

Reikėtų atkreipti dėmesį į palyginti mažas dyzelinio kuro sąnaudas ir mažą kenksmingų medžiagų kiekį išmetamosiose dujose. Taigi vidaus degimo variklio naudingumo vertė visiškai priklauso nuo jo tipo ir konstrukcijos. Daugelyje automobilių mažas efektyvumas kompensuojamas įvairiais patobulinimais, kurie pagerina bendrą našumą.