Kas ir efektivitāte fizikas definīcijā. Iekšdedzes dzinēja efektivitāte

Teorētiskā pamatinformācija

Mehāniskais darbs

Kustības enerģētiskās īpašības tiek ieviestas, pamatojoties uz koncepciju mehāniskais darbs vai spēka darbs. Darbs, kas veikts ar pastāvīgu spēku F, sauc par fizisko lielumu, vienāds ar produktu spēka un nobīdes moduļi, kas reizināti ar leņķa kosinusu starp spēka vektoriem F un kustības S:

Darbs ir skalārs lielums. Tas var būt pozitīvs (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). Plkst α = 90° spēka veiktais darbs ir nulle. SI sistēmā darbu mēra džoulos (J). Džouls ir vienāds ar darbu, ko veic 1 ņūtona spēks, lai pārvietotos 1 metru spēka virzienā.

Ja spēks laika gaitā mainās, tad, lai atrastu darbu, izveidojiet spēka un nobīdes grafiku un atrodiet figūras laukumu zem grafika - šis ir darbs:

Spēka piemērs, kura modulis ir atkarīgs no koordinātas (nobīdes), ir atsperes elastīgais spēks, kas atbilst Huka likumam ( F kontrole = kx).

Jauda

Tiek saukts darbs, ko veic spēks laika vienībā jauda. Jauda P(dažreiz to apzīmē ar burtu N) – fiziskais daudzums, kas vienāds ar darba attiecību A uz laika periodu t kura laikā šis darbs tika pabeigts:

Šī formula aprēķina vidējā jauda, t.i. jaudu, kas vispārīgi raksturo procesu. Tātad darbu var izteikt arī ar jaudu: A = Pt(ja, protams, ir zināma jauda un darba veikšanas laiks). Jaudas mērvienību sauc par vatu (W) vai 1 džoulu sekundē. Ja kustība ir vienmērīga, tad:

Izmantojot šo formulu, mēs varam aprēķināt tūlītēja jauda(ieslēgta strāva Šis brīdis laiks), ja ātruma vietā formulā aizstājam momentānā ātruma vērtību. Kā jūs zināt, kādu spēku skaitīt? Ja problēma prasa jaudu kādā laika momentā vai kādā telpas punktā, tad tiek uzskatīts par momentānu. Ja viņi jautā par jaudu noteiktā laika periodā vai maršruta daļā, meklējiet vidējo jaudu.

Efektivitāte – koeficients noderīga darbība , ir vienāds ar attiecību noderīgs darbs uz iztērēto vai iztērēto lietderīgo jaudu:

Kurš darbs ir noderīgs un kurš ir izniekots, tiek noteikts no konkrētā uzdevuma nosacījumiem, izmantojot loģisku spriešanu. Piemēram, ja celtnis veic kravas pacelšanas darbu līdz noteiktam augstumam, tad noderīgs darbs būs kravas pacelšanas darbs (jo tieši šim nolūkam celtnis tika izveidots), un iztērētais darbs būs celtņa elektromotora paveiktais darbs.

Tātad noderīgai un iztērētajai jaudai nav stingras definīcijas, un to var atrast loģiski. Katrā uzdevumā mums pašiem jānosaka, kāds šajā uzdevumā bija darba veikšanas mērķis (noderīgs darbs vai spēks), un kāds bija visa darba veikšanas mehānisms vai veids (iztērētā jauda vai darbs).

Kopumā efektivitāte parāda, cik efektīvi mehānisms pārvērš viena veida enerģiju citā. Ja jauda laika gaitā mainās, tad darbs tiek atrasts kā figūras laukums zem jaudas un laika grafika:

Kinētiskā enerģija

Tiek saukts fizisks lielums, kas vienāds ar pusi no ķermeņa masas un tā ātruma kvadrāta reizinājuma Ķermeņa kinētiskā enerģija (kustību enerģija):

Tas ir, ja automašīna, kas sver 2000 kg, pārvietojas ar ātrumu 10 m/s, tad tās kinētiskā enerģija ir vienāda ar E k = 100 kJ un spēj veikt 100 kJ darbu. Šī enerģija var pārvērsties siltumā (automašīnai bremzējot, sakarst riteņu riepas, ceļš un bremžu diski) vai arī to var iztērēt, lai deformētu automašīnu un virsbūvi, ar kuru automašīna sadūrās (avārijā). Aprēķinot kinētiskā enerģija nav svarīgi, kur automašīna pārvietojas, jo enerģija, tāpat kā darbs, ir skalārs lielums.

Ķermenim ir enerģija, ja tas var strādāt. Piemēram, kustīgam ķermenim ir kinētiskā enerģija, t.i. kustības enerģiju un spēj veikt darbu, lai deformētu ķermeņus vai piešķirtu paātrinājumu ķermeņiem, ar kuriem notiek sadursme.

Kinētiskās enerģijas fiziskā nozīme: lai ķermenis miera stāvoklī ar masu m sāka kustēties ar ātrumu v nepieciešams veikt darbu, kas vienāds ar iegūto kinētiskās enerģijas vērtību. Ja ķermenim ir masa m pārvietojas ar ātrumu v, tad, lai to apturētu, ir jāveic darbs, kas vienāds ar tā sākotnējo kinētisko enerģiju. Bremzējot, kinētisko enerģiju galvenokārt (izņemot trieciena gadījumus, kad enerģija iet uz deformāciju) “atņem” berzes spēks.

Teorēma par kinētisko enerģiju: rezultējošā spēka darbs ir vienāds ar ķermeņa kinētiskās enerģijas izmaiņām:

Teorēma par kinētisko enerģiju ir spēkā arī vispārīgā gadījumā, kad ķermenis pārvietojas mainīga spēka ietekmē, kura virziens nesakrīt ar kustības virzienu. Šo teorēmu ir ērti pielietot uzdevumos, kas saistīti ar ķermeņa paātrinājumu un palēninājumu.

Potenciālā enerģija

Līdzās kinētiskajai enerģijai jeb kustības enerģijai jēdzienam ir svarīga loma fizikā potenciālā enerģija jeb ķermeņu mijiedarbības enerģija.

Potenciālo enerģiju nosaka ķermeņu relatīvais novietojums (piemēram, ķermeņa stāvoklis attiecībā pret Zemes virsmu). Potenciālās enerģijas jēdzienu var ieviest tikai tādiem spēkiem, kuru darbs nav atkarīgs no ķermeņa trajektorijas un tiek noteikts tikai pēc sākuma un beigu pozīcijas (t.s. konservatīvie spēki). Darbs, ko šādi spēki veic slēgtā trajektorijā, ir nulle. Gravitācijai un elastībai ir šī īpašība. Šiem spēkiem mēs varam ieviest potenciālās enerģijas jēdzienu.

Ķermeņa potenciālā enerģija Zemes gravitācijas laukā aprēķina pēc formulas:

Ķermeņa potenciālās enerģijas fiziskā nozīme: potenciālā enerģija ir vienāda ar gravitācijas veikto darbu, nolaižot ķermeni līdz nulles līmenim ( h– attālums no ķermeņa smaguma centra līdz nulles līmenim). Ja ķermenim ir potenciālā enerģija, tas spēj veikt darbu, kad ķermenis krīt no augstuma h līdz nulles līmenim. Gravitācijas veiktais darbs ir vienāds ar ķermeņa potenciālās enerģijas izmaiņām, kas ņemtas no pretēja zīme:

Nereti enerģētiskajās problēmās nākas piemeklēt ķermeņa pacelšanas (apgāšanās, izkāpšanas no bedres) darbu. Visos šajos gadījumos ir jāņem vērā nevis paša ķermeņa, bet tikai tā smaguma centra kustība.

Potenciālā enerģija Ep ir atkarīga no nulles līmeņa izvēles, tas ir, no OY ass izcelsmes izvēles. Katrā problēmā ērtības labad tiek izvēlēts nulles līmenis. Fiziska nozīme ir nevis pašai potenciālajai enerģijai, bet gan tās maiņai, ķermenim pārvietojoties no vienas pozīcijas uz otru. Šīs izmaiņas nav atkarīgas no nulles līmeņa izvēles.

Izstieptas atsperes potenciālā enerģija aprēķina pēc formulas:

Kur: k– atsperes stīvums. Pagarināta (vai saspiesta) atspere var iekustināt tai piestiprinātu ķermeni, tas ir, piešķirt šim ķermenim kinētisko enerģiju. Līdz ar to šādai atsperei ir enerģijas rezerve. Spriegums vai saspiešana X jāaprēķina no ķermeņa nedeformētā stāvokļa.

Elastīgi deformēta ķermeņa potenciālā enerģija ir vienāda ar elastības spēka veikto darbu pārejas laikā no šis stāvoklis stāvoklī ar nulles deformāciju. Ja sākotnējā stāvoklī atspere jau bija deformēta, un tās pagarinājums bija vienāds ar x 1 , pēc tam pārejot uz jaunu stāvokli ar pagarinājumu x 2, elastīgais spēks darbosies vienāds ar potenciālās enerģijas izmaiņām, kas ņemtas ar pretēju zīmi (jo elastīgais spēks vienmēr ir vērsts pret ķermeņa deformāciju):

Potenciālā enerģija elastīgās deformācijas laikā ir atsevišķu ķermeņa daļu mijiedarbības enerģija ar elastīgiem spēkiem.

Berzes spēka darbs ir atkarīgs no nobrauktā ceļa (šāda veida spēku, kura darbs ir atkarīgs no trajektorijas un nobrauktā ceļa, sauc: izkliedējošie spēki). Berzes spēka potenciālās enerģijas jēdzienu nevar ieviest.

Efektivitāte

Efektivitātes koeficients (efektivitāte)– sistēmas (ierīces, mašīnas) efektivitātes raksturojums attiecībā uz enerģijas pārveidošanu vai pārvadi. To nosaka lietderīgi izmantotās enerģijas attiecība pret kopējo sistēmas saņemto enerģijas daudzumu (formula jau ir dota iepriekš).

Efektivitāti var aprēķināt gan ar darbu, gan ar jaudu. Noderīgu un iztērēto darbu (jaudu) vienmēr nosaka vienkārša loģiskā spriešana.

IN elektromotori Efektivitāte ir veiktā (lietderīgā) mehāniskā darba attiecība pret elektriskā enerģija, saņemts no avota. Siltumdzinējos lietderīgā mehāniskā darba attiecība pret iztērētā siltuma daudzumu. Elektrības transformatoros sekundārajā tinumā saņemtās elektromagnētiskās enerģijas attiecība pret primārā tinuma patērēto enerģiju.

Efektivitātes jēdziens tā vispārīguma dēļ ļauj tos salīdzināt un novērtēt dažādas sistēmas, Kā kodolreaktori, elektriskie ģeneratori un dzinēji, termoelektrostacijas, pusvadītāju ierīces, bioloģiskie objekti utt.

Sakarā ar neizbēgamiem enerģijas zudumiem berzes, apkārtējo ķermeņu sasilšanas utt. Efektivitāte vienmēr ir mazāka par vienotību. Attiecīgi efektivitāti izsaka kā daļu no iztērētās enerģijas, tas ir, kā pareizu daļu vai procentos, un tas ir bezdimensijas lielums. Efektivitāte raksturo to, cik efektīvi darbojas mašīna vai mehānisms. Termoelektrostaciju efektivitāte sasniedz 35–40%, iekšdedzes dzinējiem ar kompresoru un priekšdzesēšanu – 40–50%, dinamo un lieljaudas ģeneratoriem – 95%, transformatoriem – 98%.

Problēma, kurā jāatrod efektivitāte vai tā ir zināma, jāsāk ar loģisku spriešanu – kurš darbs ir lietderīgs un kurš ir izniekots.

Mehāniskās enerģijas nezūdamības likums

Kopējā mehāniskā enerģija sauc par kinētiskās enerģijas (t.i., kustības enerģijas) un potenciāla (t.i., ķermeņu gravitācijas spēku un elastības spēku mijiedarbības enerģiju) summu:

Ja mehāniskā enerģija nepārvēršas citās formās, piemēram, iekšējā (siltuma) enerģijā, tad kinētiskās un potenciālās enerģijas summa paliek nemainīga. Ja mehāniskā enerģija pārvēršas siltumenerģijā, tad mehāniskās enerģijas izmaiņas ir vienādas ar berzes spēka darbu vai enerģijas zudumiem, vai izdalītā siltuma daudzumu un tā tālāk, citiem vārdiem sakot, kopējās mehāniskās enerģijas izmaiņas ir vienādas ārējo spēku darbam:

Ķermeņu kinētiskās un potenciālās enerģijas summa, kas veido slēgtu sistēmu (t.i., tādu, kurā nedarbojas ārēji spēki, un to darbs attiecīgi ir nulle) un gravitācijas un elastīgo spēku, kas mijiedarbojas viens ar otru, summa paliek nemainīga:

Šis paziņojums pauž Enerģijas nezūdamības likums (LEC) mehāniskos procesos. Tās ir Ņūtona likumu sekas. Mehāniskās enerģijas nezūdamības likums ir izpildīts tikai tad, ja slēgtā sistēmā esošie ķermeņi mijiedarbojas viens ar otru ar elastības un gravitācijas spēkiem. Visās enerģijas nezūdamības likuma problēmās vienmēr būs vismaz divi ķermeņu sistēmas stāvokļi. Likums nosaka, ka pirmā stāvokļa kopējā enerģija būs vienāda ar otrā stāvokļa kopējo enerģiju.

Algoritms enerģijas nezūdamības likuma problēmu risināšanai:

Atrodiet ķermeņa sākotnējās un beigu pozīcijas punktus.
Pierakstiet, kādas vai kādas enerģijas ķermenim ir šajos punktos.
Pielīdziniet ķermeņa sākotnējo un galīgo enerģiju.
Pievienojiet citus nepieciešamos vienādojumus no iepriekšējās tēmas fizikā.
Atrisiniet iegūto vienādojumu vai vienādojumu sistēmu, izmantojot matemātiskās metodes.

Ir svarīgi atzīmēt, ka mehāniskās enerģijas nezūdamības likums ļāva iegūt sakarību starp ķermeņa koordinātām un ātrumiem divos dažādos trajektorijas punktos, neanalizējot ķermeņa kustības likumu visos starppunktos. Mehāniskās enerģijas nezūdamības likuma piemērošana var ievērojami vienkāršot daudzu problēmu risinājumu.

IN reāli apstākļi Gandrīz vienmēr uz kustīgiem ķermeņiem kopā ar gravitācijas spēkiem, elastības spēkiem un citiem spēkiem iedarbojas berzes spēki vai vides pretestības spēki. Berzes spēka veiktais darbs ir atkarīgs no ceļa garuma.

Ja starp ķermeņiem, kas veido slēgtu sistēmu, darbojas berzes spēki, tad mehāniskā enerģija netiek saglabāta. Daļa mehāniskās enerģijas tiek pārvērsta ķermeņu iekšējā enerģijā (sildīšana). Tādējādi enerģija kopumā (t.i., ne tikai mehāniskā) tiek saglabāta jebkurā gadījumā.

Jebkuras fiziskas mijiedarbības laikā enerģija neparādās, ne pazūd. Tas vienkārši mainās no vienas formas uz otru. Šis eksperimentāli noteiktais fakts izsaka dabas pamatlikumu - Enerģijas nezūdamības un transformācijas likums.

Viena no enerģijas nezūdamības un pārveidošanas likuma sekām ir apgalvojums par neiespējamību radīt " mūžīgā kustības mašīna"(perpetuum mobile) - mašīna, kas varētu veikt darbu bezgalīgi, nepatērējot enerģiju.

Dažādi uzdevumi darbam

Ja problēma ir jāatrod mehāniskais darbs, tad vispirms izvēlieties, kā to atrast:

Darbu var atrast, izmantojot formulu: A = FS∙cos α . Atrodiet spēku, kas veic darbu, un ķermeņa pārvietošanās apjomu šī spēka ietekmē izvēlētajā atskaites sistēmā. Ņemiet vērā, ka ir jāizvēlas leņķis starp spēka un nobīdes vektoriem.
Ārējā spēka darbu var atrast kā mehāniskās enerģijas starpību beigu un sākuma situācijās. Mehāniskā enerģija ir vienāda ar ķermeņa kinētiskās un potenciālās enerģijas summu.
Darbu, kas veikts, lai paceltu ķermeni nemainīgā ātrumā, var atrast, izmantojot formulu: A = mgh, Kur h- augstums, līdz kuram tas paceļas ķermeņa smaguma centrs.
Darbu var atrast kā spēka un laika produktu, t.i. pēc formulas: A = Pt.
Darbu var atrast kā figūras laukumu zem grafika spēka un nobīdes vai jaudas pret laiku.

Enerģijas nezūdamības likums un rotācijas kustības dinamika

Šīs tēmas problēmas ir diezgan sarežģītas matemātiski, taču, ja jūs zināt pieeju, tās var atrisināt, izmantojot pilnīgi standarta algoritmu. Visās problēmās jums būs jāņem vērā ķermeņa rotācija vertikālā plaknē. Risinājums būs šāds darbību secībā:

Jums ir jānosaka jūs interesējošais punkts (punkts, kurā jums jānosaka ķermeņa ātrums, vītnes stiepes spēks, svars utt.).
Šajā brīdī pierakstiet Ņūtona otro likumu, ņemot vērā, ka ķermenis griežas, tas ir, tam ir centripetālais paātrinājums.
Pierakstiet mehāniskās enerģijas nezūdamības likumu tā, lai tajā būtu ietverts ķermeņa ātrums interesants punkts, kā arī ķermeņa stāvokļa īpašības kādā stāvoklī, par kuru kaut kas ir zināms.
Atkarībā no nosacījuma izsakiet ātrumu kvadrātā no viena vienādojuma un aizstājiet to ar otru.
Lai iegūtu gala rezultātu, veiciet atlikušās nepieciešamās matemātiskās darbības.

Risinot problēmas, jums jāatceras, ka:

Nosacījums, lai šķērsotu augšējo punktu, griežot pa vītni ar minimālu ātrumu, ir atbalsta reakcijas spēks N augšējā punktā ir 0. Tas pats nosacījums ir izpildīts, ejot garām mirušās cilpas augšējam punktam.
Rotējot uz stieņa, nosacījums visa apļa izbraukšanai ir: minimālais ātrums augšējā punktā ir 0.
Nosacījums ķermeņa atdalīšanai no sfēras virsmas ir tāds, ka atbalsta reakcijas spēks atdalīšanas punktā ir nulle.

Neelastīgas sadursmes

Mehāniskās enerģijas nezūdamības likums un impulsa nezūdamības likums ļauj rast risinājumus mehāniskām problēmām gadījumos, kad nav zināms aktīvie spēki. Šāda veida problēmu piemērs ir ķermeņu ietekmes mijiedarbība.

Trieciena (vai sadursmes) rezultātā Ir pieņemts saukt par īslaicīgu ķermeņu mijiedarbību, kā rezultātā to ātrumi piedzīvo būtiskas izmaiņas. Ķermeņu sadursmes laikā starp tiem iedarbojas īslaicīgi trieciena spēki, kuru lielums, kā likums, nav zināms. Tāpēc nav iespējams aplūkot ietekmes mijiedarbību tieši, izmantojot Ņūtona likumus. Enerģijas un impulsa nezūdamības likumu piemērošana daudzos gadījumos ļauj izslēgt pašu sadursmes procesu un iegūt saikni starp ķermeņu ātrumiem pirms un pēc sadursmes, apejot visas šo lielumu starpvērtības.

Ikdienā, tehnoloģijā un fizikā (īpaši atomu un atomu fizikā) mums bieži ir jārisina ķermeņu ietekme elementārdaļiņas). Mehānikā bieži tiek izmantoti divi trieciena mijiedarbības modeļi - absolūti elastīgi un absolūti neelastīgi triecieni.

Absolūti neelastīga ietekme sauca šādu trieciena mijiedarbību, kurā ķermeņi savienojas (salīp kopā) viens ar otru un virzās tālāk kā viens ķermenis.

Pilnīgi neelastīgā sadursmē mehāniskā enerģija netiek saglabāta. Tas daļēji vai pilnībā pārvēršas ķermeņu iekšējā enerģijā (karsē). Lai aprakstītu jebkādas ietekmes, jums ir jāpieraksta gan impulsa nezūdamības likums, gan mehāniskās enerģijas nezūdamības likums, ņemot vērā izdalīto siltumu (vispirms ir ļoti ieteicams izveidot zīmējumu).

Absolūti elastīgs trieciens

Absolūti elastīgs trieciens ko sauc par sadursmi, kurā saglabājas ķermeņu sistēmas mehāniskā enerģija. Daudzos gadījumos atomu, molekulu un elementārdaļiņu sadursmes pakļaujas absolūti elastīgās ietekmes likumiem. Ar absolūti elastīgu triecienu kopā ar impulsa nezūdamības likumu tiek izpildīts arī mehāniskās enerģijas nezūdamības likums. Vienkāršs piemērs Ideāli elastīga sadursme var būt divu biljarda bumbiņu centrālais trieciens, no kuriem viena pirms sadursmes atradās miera stāvoklī.

Centrālais streiks bumbiņas sauc par sadursmi, kurā lodīšu ātrumi pirms un pēc trieciena ir vērsti pa centru līniju. Tādējādi, izmantojot mehāniskās enerģijas un impulsa nezūdamības likumus, ir iespējams noteikt lodīšu ātrumus pēc sadursmes, ja ir zināmi to ātrumi pirms sadursmes. Centrālais streiks praksē tiek īstenots ļoti reti, īpaši, ja mēs runājam par par atomu vai molekulu sadursmēm. Necentrālā elastīgā sadursmē daļiņu (bumbiņu) ātrumi pirms un pēc sadursmes nav vērsti vienā taisnē.

Īpašs ārpuscentrāla elastīga trieciena gadījums var būt divu vienādas masas biljarda bumbiņu sadursme, no kurām viena pirms sadursmes bija nekustīga, bet otrās ātrums nebija vērsts pa bumbiņu centru līniju. . Šajā gadījumā bumbiņu ātruma vektori pēc elastīgās sadursmes vienmēr ir vērsti perpendikulāri viens otram.

Saglabāšanas likumi. Sarežģīti uzdevumi

Vairāki ķermeņi

Dažās enerģijas nezūdamības likuma problēmās kabeļiem, ar kuriem tiek pārvietoti noteikti objekti, var būt masa (tas ir, tie nedrīkst būt bezsvara, kā jūs jau esat pieraduši). Šajā gadījumā jāņem vērā arī šādu kabeļu pārvietošanas darbs (proti, to smaguma centri).

Ja divi ķermeņi, kas savienoti ar bezsvara stieni, griežas vertikālā plaknē, tad:

izvēlieties nulles līmeni, lai aprēķinātu potenciālo enerģiju, piemēram, rotācijas ass līmenī vai zemākais punkts atrast vienu no kravām un izveidot zīmējumu;
pierakstiet mehāniskās enerģijas nezūdamības likumu, kurā kreisajā pusē ierakstām abu ķermeņu kinētiskās un potenciālās enerģijas summu sākotnējā situācijā, bet labajā pusē rakstām ķermeņa kinētiskās un potenciālās enerģijas summu. abas iestādes galīgajā situācijā;
ņem vērā, ka ķermeņu leņķiskie ātrumi ir vienādi, tad ķermeņu lineārie ātrumi ir proporcionāli griešanās rādiusiem;
ja nepieciešams, pierakstiet Ņūtona otro likumu katram ķermenim atsevišķi.

Apvalks pārsprāga

Kad šāviņš eksplodē, izdalās sprādzienbīstama enerģija. Lai atrastu šo enerģiju, no fragmentu mehānisko enerģiju summas pēc sprādziena ir jāatņem šāviņa mehāniskā enerģija pirms sprādziena. Mēs izmantosim arī impulsa saglabāšanas likumu, kas uzrakstīts kosinusa teorēmas veidā (vektoru metode) vai projekciju veidā uz izvēlētām asīm.

Sadursmes ar smagu plāksni

Ļaujiet mums satikties ar smagu plāksni, kas pārvietojas ar ātrumu v, kustas viegla masas bumba m ar ātrumu u n. Tā kā bumbiņas impulss ir daudz mazāks par plāksnes impulsu, pēc trieciena plāksnes ātrums nemainīsies, un tā turpinās kustēties ar tādu pašu ātrumu un tajā pašā virzienā. Elastīgā trieciena rezultātā bumba aizlidos no plāksnes. Šeit ir svarīgi to saprast bumbiņas ātrums attiecībā pret plāksni nemainīsies. Šajā gadījumā bumbiņas galīgajam ātrumam mēs iegūstam:

Tādējādi bumbiņas ātrums pēc trieciena palielinās par divreiz lielāku sienas ātrumu. Līdzīgs pamatojums gadījumam, kad pirms trieciena bumbiņa un plāksne kustējās vienā virzienā, noved pie tā, ka lodes ātrums samazinās divas reizes par sienas ātrumu:

Cita starpā fizikā un matemātikā ir jāievēro trīs vissvarīgākie nosacījumi:

Izpētiet visas tēmas un izpildiet visus testus un uzdevumus, kas sniegti šīs vietnes mācību materiālos. Lai to izdarītu, jums nav nepieciešams pilnīgi nekas, proti: katru dienu veltiet trīs līdz četras stundas, lai sagatavotos CT fizikā un matemātikā, apgūtu teoriju un risinātu problēmas. Fakts ir tāds, ka CT ir eksāmens, kurā nepietiek tikai zināt fiziku vai matemātiku, ir arī jāspēj ātri un bez neveiksmēm atrisināt liels skaits uzdevumi priekš dažādas tēmas Un dažādas sarežģītības. Pēdējo var apgūt, tikai risinot tūkstošiem problēmu.
Apgūstiet visas formulas un likumus fizikā un formulas un metodes matemātikā. Patiesībā tas ir arī ļoti vienkārši izdarāms, nepieciešamās formulas fizikā ir tikai kādi 200 gabali, bet matemātikā pat nedaudz mazāk. Katrā no šiem priekšmetiem ir aptuveni ducis problēmu risināšanas standarta metožu pamata līmenis grūtības, kuras var arī iemācīties un tādējādi atrisināt pilnīgi automātiski un bez grūtībām īstais brīdis lielākā daļa DH. Pēc tam jums būs jādomā tikai par vissarežģītākajiem uzdevumiem.
Apmeklējiet visus trīs mēģinājumu pārbaudes posmus fizikā un matemātikā. Katru RT var apmeklēt divas reizes, lai izlemtu par abām iespējām. Atkal, CT, papildus spējai ātri un efektīvi atrisināt problēmas un zināšanām par formulām un metodēm, jums ir arī jāspēj pareizi plānot laiku, sadalīt spēkus un, pats galvenais, pareizi aizpildīt atbildes veidlapu, bez sajaucot atbilžu un problēmu numurus vai savu uzvārdu. Tāpat RT laikā ir svarīgi pierast pie jautājumu uzdošanas stila problēmās, kas DT nesagatavotam cilvēkam var šķist ļoti neparasti.

Veiksmīga, uzcītīga un atbildīga šo trīs punktu īstenošana ļaus uzrādīt izcilu DT rezultātu, maksimumu, uz ko esi spējīgs.

Atradāt kļūdu?

Ja domājat, ka esat atradis kļūdu izglītojoši materiāli, tad lūdzu rakstiet par to pa e-pastu. Varat arī ziņot par kļūdu sociālais tīkls(). Vēstulē norādiet priekšmetu (fizika vai matemātika), tēmas vai kontroldarba nosaukumu vai numuru, uzdevuma numuru vai vietu tekstā (lappusē), kur, jūsuprāt, ir kļūda. Aprakstiet arī iespējamo kļūdu. Jūsu vēstule nepaliks nepamanīta, kļūda vai nu tiks izlabota, vai arī jums tiks paskaidrots, kāpēc tā nav kļūda.

Efektivitāte (Efektivitāte) - sistēmas (ierīces, mašīnas) efektivitātes raksturojums attiecībā uz enerģijas pārveidošanu vai pārvadi. To nosaka lietderīgi izmantotās enerģijas attiecība pret kopējo sistēmas saņemto enerģijas daudzumu; parasti apzīmē ar η (“tas”). η = Wpol/Wcym. Efektivitāte ir bezizmēra lielums, un to bieži mēra procentos. Matemātiski efektivitātes definīciju var uzrakstīt šādi:

X 100%,

Kur A- noderīgs darbs, un J- iztērēta enerģija.

Enerģijas nezūdamības likuma dēļ efektivitāte vienmēr ir mazāka vai vienāda ar vienotību, tas ir, nav iespējams iegūt vairāk lietderīga darba par iztērēto enerģiju.

Siltuma dzinēja efektivitāte- dzinēja visa lietderīgā darba attiecība pret enerģiju, kas saņemta no sildītāja. Efektivitāte siltuma dzinējs var aprēķināt, izmantojot šādu formulu

kur ir siltuma daudzums, kas saņemts no sildītāja, ir siltuma daudzums, kas tiek nodots ledusskapim. Augstākā efektivitāte starp cikliskām iekārtām, kas darbojas noteiktā karstā avota temperatūrā T 1 un auksts T 2, ir siltumdzinēji, kas darbojas Carnot ciklā; šī robežefektivitāte ir vienāda ar

Ne visi energoprocesu efektivitāti raksturojošie rādītāji atbilst augstāk minētajam aprakstam. Pat ja tos tradicionāli vai kļūdaini sauc par "efektivitāti", tiem var būt citas īpašības, jo īpaši, ja tās pārsniedz 100%.

Katla efektivitāte

Galvenais raksts: Katla siltuma bilance

Fosilā kurināmā katlu efektivitāti tradicionāli aprēķina, pamatojoties uz zemāko siltumspēju; tiek pieņemts, ka sadegšanas produktu mitrums iziet no katla pārkarsēta tvaika veidā. IN kondensācijas katlišis mitrums kondensējas, kondensācijas siltums tiek lietderīgi izmantots. Aprēķinot efektivitāti, pamatojoties uz zemāko siltumspēju, tā var būt lielāka par vienu. Šajā gadījumā pareizāk būtu to aprēķināt pēc augstākās siltumspējas, kas ņem vērā tvaika kondensācijas siltumu; tomēr šāda katla veiktspēju ir grūti salīdzināt ar datiem par citām iekārtām.

Siltumsūkņi un dzesētāji

Siltumsūkņu kā apkures iekārtu priekšrocība ir iespēja reizēm saņemt vairāk siltuma nekā to darbībai patērētā enerģija; līdzīgi arī saldēšanas iekārta var noņemt no atdzesētā gala vairāk siltuma, nekā tiek iztērēts procesa organizēšanai.

Šādu siltumdzinēju efektivitāti raksturo veiktspējas koeficients(saldēšanas iekārtām) vai transformācijas koeficients(siltumsūkņiem)

kur ir siltums, kas ņemts no aukstā gala (saldēšanas iekārtās) vai pārnests uz karsto galu (siltumsūkņos); - šim procesam iztērētais darbs (vai elektrība). Reversajam Carnot ciklam ir vislabākie veiktspējas rādītāji šādām mašīnām: tam ir veiktspējas koeficients

kur , ir karsto un auksto galu temperatūra, . Šī vērtība, protams, var būt patvaļīgi liela; Lai gan praktiski tam ir grūti pietuvoties, veiktspējas koeficients joprojām var pārsniegt vienotību. Tas nav pretrunā ar pirmo termodinamikas likumu, jo papildus enerģijai, kas tiek ņemta vērā A(piemēram, elektrisko), lai sildītu J Ir arī enerģija, kas tiek ņemta no aukstuma avota.

Literatūra

Peryshkin A.V. Fizika. 8. klase. - Bustards, 2005. - 191 lpp. - 50 000 eksemplāru. - ISBN 5-7107-9459-7.

Piezīmes

Wikimedia fonds. 2010. gads.

Sinonīmi:

Skatiet, kas ir “Efektivitātes faktors” citās vārdnīcās:

efektivitāti- piegādātās jaudas attiecība pret patērēto aktīvo jaudu. [OST 45.55 99] efektivitātes koeficients efektivitātes darbības Lielums, kas raksturo enerģijas pārveidošanas, pārveidošanas vai pārneses procesu pilnību, kas ir lietderīgās... ... Tehniskā tulkotāja rokasgrāmata

Vai atdeves koeficients (Efficiency) ir jebkuras mašīnas vai aparāta darbības kvalitātes raksturojums tās efektivitātes ziņā. Ar efektivitāti tiek saprasta no mašīnas saņemtā darba apjoma vai no aparāta saņemtās enerģijas attiecība pret daudzumu ... ... Jūras vārdnīca

- (efektivitāte), mehānisma efektivitātes rādītājs, kas definēts kā mehānisma veiktā darba attiecība pret tā darbībai patērēto darbu. Efektivitāte parasti izteikts procentos. Ideālam mehānismam būtu efektivitāte =... ... Zinātniskā un tehniskā enciklopēdiskā vārdnīca

Mūsdienu enciklopēdija

- (efektivitāte) sistēmas (ierīces, mašīnas) efektivitātes raksturojums attiecībā uz enerģijas pārveidi; nosaka lietderīgi izmantotās enerģijas (cikliskā procesa laikā pārvēršas darbā) attiecība pret kopējo enerģijas daudzumu,... ... Liels enciklopēdiskā vārdnīca

- (efektivitāte), kas raksturo sistēmas (ierīces, mašīnas) efektivitāti attiecībā uz enerģijas pārveidošanu vai pārvadi; nosaka pēc lietderīgi izmantotās enerģijas (Wtotal) attiecības m) pret kopējo sistēmas saņemto enerģijas daudzumu (Wtotal); h=Wstāvs…… Fiziskā enciklopēdija

- lietderīgi izmantotās enerģijas (efektivitātes) koeficients W p, piemēram. darba veidā uz kopējo sistēmas (mašīnas vai dzinēja) saņemto enerģijas daudzumu W, W p/W. Sakarā ar neizbēgamiem enerģijas zudumiem berzes un citu nelīdzsvarotu procesu dēļ reālām sistēmām... ... Fiziskā enciklopēdija

Iztērētā lietderīgā darba vai saņemtās enerģijas attiecība pret visu iztērēto darbu vai, attiecīgi, patērēto enerģiju. Piemēram, elektromotora efektivitāte ir mehāniskā attiecība. jaudu, ko tas dod tai piegādātajai elektrībai. jauda; UZ.…… Tehniskā dzelzceļa vārdnīca

Lietvārds, sinonīmu skaits: 8 efektivitāte (4) atdeve (27) auglība (10) ... Sinonīmu vārdnīca

Efektivitāte- ir lielums, kas raksturo jebkuras sistēmas pilnību saistībā ar jebkuru tajā notiekošo pārveidošanas vai enerģijas pārneses procesu, kas definēts kā lietderīgā darba attiecība pret iedarbināšanai patērēto darbu.... Būvmateriālu terminu, definīciju un skaidrojumu enciklopēdija

Efektivitāte- (efektivitāte), jebkuras ierīces vai iekārtas (arī siltumdzinēja) energoefektivitātes skaitlisks raksturlielums. Efektivitāti nosaka lietderīgi izmantotās enerģijas (t.i., pārvērstas darbā) attiecība pret kopējo enerģijas daudzumu... ... Ilustrētā enciklopēdiskā vārdnīca

Grāmatas

Biokonversijas koeficients, Yu F. Novikov, Kāds ir mehānisms barības pārvēršanai lopkopības produktos, ar kādu efektivitāti tas darbojas un kā to palielināt? - šī grāmata sniedz atbildes uz šiem jautājumiem. Tajā... Kategorija: Grafiskais dizains un apstrāde Sērija: Populārzinātniskā literatūra Izdevējs: Agropromizdat, Ražotājs:

Efektivitātes koeficients (efektivitāte) ir sistēmas veiktspējas raksturlielums attiecībā uz enerģijas pārveidošanu vai pārnešanu, ko nosaka izmantotās lietderīgās enerģijas attiecība pret kopējo sistēmā saņemto enerģiju.

Efektivitāte- bezizmēra daudzums, ko parasti izsaka procentos:

Siltumdzinēja veiktspējas (lietderības) koeficientu nosaka pēc formulas: , kur A = Q1Q2. Siltumdzinēja efektivitāte vienmēr ir mazāka par 1.

Carnot cikls ir atgriezenisks cirkulārs gāzes process, kas sastāv no diviem secīgi stāvošiem izotermiskiem un diviem adiabātiskiem procesiem, ko veic ar darba šķidrumu.

Apļveida cikls, kas ietver divas izotermas un divus adiabātus, atbilst maksimālajai efektivitātei.

Franču inženieris Sadi Karno 1824. gadā atvasināja ideāla siltumdzinēja maksimālās efektivitātes formulu, kur darba šķidrums ir ideāla gāze, kuras cikls sastāvēja no divām izotermām un diviem adiabātiem, t.i., Karno cikls. Karno cikls ir reālais siltuma dzinēja darba cikls, kas veic darbu, pateicoties siltumam, kas tiek piegādāts darba šķidrumam izotermiskā procesā.

Karno cikla efektivitātes formula, t.i., siltumdzinēja maksimālā efektivitāte, ir šāda: , kur T1 - absolūtā temperatūra sildītājs, T2 - ledusskapja absolūtā temperatūra.

Siltuma dzinēji- tās ir struktūras, kurās siltumenerģija tiek pārvērsta mehāniskajā enerģijā.

Siltumdzinēji ir dažādi gan pēc konstrukcijas, gan pēc mērķa. Tajos ietilpst tvaika dzinēji, tvaika turbīnas, iekšdedzes dzinēji un reaktīvie dzinēji.

Tomēr, neskatoties uz daudzveidību, principā dažādu siltumdzinēju darbība ir kopīgas iezīmes. Katra siltuma dzinēja galvenās sastāvdaļas ir:

sildītājs;
darba šķidrums;
ledusskapis.

Sildītājs izstaro siltumenerģija, sildot darba šķidrumu, kas atrodas dzinēja darba kamerā. Darba šķidrums var būt tvaiks vai gāze.

Pieņemot siltuma daudzumu, gāze izplešas, jo tā spiediens ir lielāks par ārējo spiedienu un pārvieto virzuli, radot pozitīvu darbu. Tajā pašā laikā tā spiediens pazeminās un tilpums palielinās.

Ja mēs saspiežam gāzi, ejot cauri tiem pašiem stāvokļiem, bet pretējā virzienā, tad mēs veiksim to pašu absolūto vērtību, bet negatīvu darbu. Tā rezultātā viss darbs vienā ciklā būs nulle.

Lai siltumdzinēja darbs atšķirtos no nulles, gāzes saspiešanas darbam jābūt mazākam par izplešanās darbu.

Lai kompresijas darbs kļūtu mazāks par izplešanās darbu, nepieciešams, lai saspiešanas process notiktu zemākā temperatūrā, darba šķidrums ir jāatdzesē, tāpēc siltumdzinēja dizains ietver ledusskapis. Darba šķidrums, saskaroties ar to, pārnes siltumu uz ledusskapi.

Saturs:

Lādiņu pārvietošanas procesā slēgtā ķēdē noteiktu darba apjomu veic strāvas avots. Tas var būt noderīgs un pilnīgs. Pirmajā gadījumā strāvas avots pārvieto lādiņus ārējā ķēdē, veicot darbu, un otrajā gadījumā lādiņi pārvietojas pa visu ķēdi. Šajā procesā liela nozīme ir strāvas avota efektivitāte, kas definēta kā ķēdes ārējās un kopējās pretestības attiecība. Ja avota iekšējā pretestība un slodzes ārējā pretestība ir vienādas, puse no kopējās jaudas tiks zaudēta pašā avotā, bet otra puse tiks atbrīvota pie slodzes. Šajā gadījumā efektivitāte būs 0,5 vai 50%.

Elektriskās ķēdes efektivitāte

Aplūkojamais efektivitātes koeficients galvenokārt ir saistīts ar fizikālie lielumi, kas raksturo elektroenerģijas pārveidošanas vai pārvades ātrumu. Starp tiem jauda, ko mēra vatos, ir pirmajā vietā. Lai to noteiktu, ir vairākas formulas: P = U x I = U2/R = I2 x R.

Elektriskās ķēdēs var būt atšķirīga nozīme spriegums un lādiņa apjoms, attiecīgi, un arī veiktais darbs katrā gadījumā ir atšķirīgs. Ļoti bieži ir nepieciešams novērtēt ātrumu, ar kādu elektroenerģija tiek pārraidīta vai pārveidota. Šis ātrums atspoguļo elektrisko jaudu, kas atbilst noteiktā laika vienībā paveiktajam darbam. Formulas veidā šis parametrs izskatīsies šādi: P=A/∆t. Tāpēc darbs tiek parādīts kā jaudas un laika reizinājums: A=P∙∆t. Izmantotā darba vienība ir .

Lai noteiktu, cik efektīva ir ierīce, mašīna, elektriskā ķēde vai cita līdzīga sistēma attiecībā pret jaudu un darbību, tiek izmantota efektivitāte. Šī vērtība ir definēta kā lietderīgi iztērētās enerģijas attiecība pret kopējais skaits enerģijas ienākšana sistēmā. Efektivitāti apzīmē ar simbolu η un matemātiski definē kā formulu: η = A/Q x 100% = [J]/[J] x 100% = [%], kurā A ir patērētāja veiktais darbs. , Q ir avota dotā enerģija. Saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu efektivitātes vērtība vienmēr ir vienāda ar vai mazāka par vienību. Tas nozīmē, ka lietderīgais darbs nevar pārsniegt tā veikšanai iztērēto enerģijas daudzumu.

Tādā veidā tiek noteikti jaudas zudumi jebkurā sistēmā vai ierīcē, kā arī to lietderības pakāpe. Piemēram, vadītājos jaudas zudums rodas, kad elektrība daļēji pārveidots siltumenerģijā. Šo zudumu apjoms ir atkarīgs no vadītāja pretestības, tie nav neatņemama sastāvdaļa noderīgs darbs.

Pastāv atšķirība, kas izteikta ar formulu ∆Q=A-Q, kas skaidri parāda jaudas zudumu. Šeit ļoti skaidri redzama saistība starp jaudas zudumu pieaugumu un vadītāja pretestību. Lielākā daļa spilgts piemērs Tiek izmantota kvēlspuldze, kuras efektivitāte nepārsniedz 15%. Atlikušie 85% jaudas tiek pārvērsti termiskā, tas ir, infrasarkanajā starojumā.

Kāda ir strāvas avota efektivitāte

Apsvērtā visas elektriskās ķēdes efektivitāte ļauj mums labāk izprast fiziskā būtība Strāvas avota efektivitāte, kuras formula arī sastāv no dažādiem lielumiem.

Kustības laikā elektriskie lādiņi Slēgtā elektriskā ķēdē strāvas avots veic noteiktu darba apjomu, kas tiek izdalīts kā noderīgs un pilnīgs. Veicot noderīgu darbu, strāvas avots ārējā ķēdē pārvieto lādiņus. Kad tas pilnībā darbojas, lādiņi strāvas avota ietekmē pārvietojas pa visu ķēdi.

Tie tiek parādīti kā formulas šādi:

Noderīgs darbs - Apolez = qU = IUt = I2Rt.
Pilns darbs- Atols = qε = Iεt = I2(R +r)t.

Pamatojoties uz to, mēs varam iegūt formulas pašreizējā avota lietderīgajai un kopējai jaudai:

Noderīgā jauda - Puse = Apoles /t = IU = I2R.
Kopējā jauda - Pfull = Pilns/t = Iε = I2(R + r).

Rezultātā, efektivitātes formula pašreizējais avots ir šādā formā:

η = Apoli/Atols = Puse/Ptot = U/ε = R/(R + r).

Maksimālā lietderīgā jauda tiek sasniegta pie noteiktas ārējās ķēdes pretestības vērtības atkarībā no strāvas avota un slodzes īpašībām. Tomēr jāpievērš uzmanība maksimālās lietderīgās jaudas un maksimālās efektivitātes nesaderībai.

Strāvas avota jaudas un efektivitātes izpēte

Strāvas avota efektivitāte ir atkarīga no daudziem faktoriem, kas jāņem vērā noteiktā secībā.

Lai noteiktu, saskaņā ar Oma likumu, ir šāds vienādojums: i = E / (R + r), kurā E ir strāvas avota elektromotora spēks, un r ir tā iekšējā pretestība. Šīs ir nemainīgas vērtības, kas nav atkarīgas no mainīgās pretestības R. Izmantojot tās, varat noteikt elektriskās ķēdes patērēto lietderīgo jaudu:

W1 = i x U = i2 x R. Šeit R ir elektroenerģijas patērētāja pretestība, i ir strāva ķēdē, ko nosaka iepriekšējais vienādojums.

Tātad jaudas vērtība, izmantojot galīgos mainīgos, tiks parādīta šādu veidlapu: W1 = (E2 x R)/(R + r).

Tā kā tas ir starpposma mainīgais, šajā gadījumā funkciju W1(R) var analizēt tās galējībai. Šim nolūkam ir jānosaka R vērtība, pie kuras lietderīgās jaudas pirmā atvasinājuma vērtība, kas saistīta ar mainīgo pretestību (R), būs vienāda ar nulli: dW1/dR = E2 x [(R + r) )2-2 x R x (R + r) ] = E2 x (Ri + r) x (R + r - 2 x R) = E2 (r - R) = 0 (R + r)4 (R + r) )4 (R + r)3

No šīs formulas varam secināt, ka atvasinājuma vērtība var būt nulle tikai pie viena nosacījuma: elektroenerģijas uztvērēja (R) pretestībai no strāvas avota jāsasniedz paša avota iekšējās pretestības vērtība (R => r ). Šādos apstākļos lietderības koeficienta η vērtība tiks noteikta kā strāvas avota lietderīgās un kopējās jaudas attiecība - W1/W2. Tā kā lietderīgās jaudas maksimālajā punktā strāvas avota enerģijas patērētāja pretestība būs tāda pati kā iekšējā pretestība pats strāvas avots, šajā gadījumā efektivitāte būs 0,5 vai 50%.

Pašreizējās jaudas un efektivitātes problēmas

Dzinēja veiktais darbs ir:

Šo procesu pirmo reizi aplūkoja franču inženieris un zinātnieks N. L. S. Carnot 1824. gadā grāmatā “Pārdomas par dzinējspēks uguni un par mašīnām, kas spēj attīstīt šo spēku."

Kārno pētījuma mērķis bija noskaidrot tā laika siltumdzinēju nepilnību cēloņus (to efektivitāte bija ≤ 5%) un atrast veidus, kā tos uzlabot.

Carnot cikls ir visefektīvākais no visiem. Tās efektivitāte ir maksimāla.

Attēlā parādīti cikla termodinamiskie procesi. Izotermiskās izplešanās laikā (1-2) temperatūrā T 1 , darbs tiek veikts sakarā ar izmaiņām iekšējā enerģija sildītājs, t.i., pateicoties siltuma padevei gāzei J:

A 12 = J 1 ,

Gāzes dzesēšana pirms saspiešanas (3-4) notiek adiabātiskās izplešanās laikā (2-3). Izmaiņas iekšējā enerģijā ΔU 23 adiabātiskā procesa laikā ( Q = 0) tiek pilnībā pārveidots par mehānisku darbu:

A 23 = -ΔU 23 ,

Gāzes temperatūra adiabātiskās izplešanās rezultātā (2-3) pazeminās līdz ledusskapja temperatūrai T 2 < T 1 . Procesā (3-4) gāze tiek izotermiski saspiesta, pārnesot siltuma daudzumu uz ledusskapi 2. jautājums:

A 34 = Q 2,

Cikls beidzas ar adiabātiskās saspiešanas procesu (4-1), kurā gāze tiek uzkarsēta līdz temperatūrai T 1.

Maksimālā efektivitātes vērtība siltumdzinējiem, kas darbojas plkst ideāla gāze, saskaņā ar Carnot ciklu:

Formulas būtība ir izteikta pierādītajā AR. Kārno teorēma, ka jebkura siltuma dzinēja efektivitāte nevar pārsniegt Karno cikla efektivitāti, kas tiek veikta vienā un tajā pašā sildītāja un ledusskapja temperatūrā.