Формула определения работы двигателя
Механическая работа – определение, основные формулы и примеры вычислений – Помощник для школьников Спринт-Олимпик.ру
Механическая работа. Совершенно та же Википедия. Только лучше.
- Определение механической работы
- Что такое работа в физике – определение и формула
- ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
- Часть 1
- Часть 2
- В чем измеряется работа
- Работа силы трения
- Ответы
- Полезная или затраченная работа
- Нужна помощь в учебе?
- Мощность
- См. также
- Примеры решения задач
- Задача 1
- Задача 2
- Задача 3
- Задача 4
- Литература
КПД парового двигателя
Для приведения в действие силового агрегата необходимо преобразовать тепловую энергию, появляющуюся при сжигании топливовоздушной смеси, в механическую. Раньше применялись паровые двигатели, в которых сгорало твердое топливо (уголь, дрова), поршни приходили в движение под воздействием расширяющегося пара. Размеры таких силовых установок были в несколько раз больше по габаритам, чем современные двигатели, работающие на топливе другого вида.
В паровых машинах поршневого типа КПД не превышает значения 10%. В настоящее время такие устройства почти не применяются, т. к. считается, что не существует кардинальных способов увеличить их коэффициент полезного действия.
С целью увеличения данного показателя, применяют источники тепла, обладающие наименьшей стоимостью. Например, на больших ТЭЦ используется атомная энергия. Вдобавок, применяются современные технологии, при которых отработанное тепло не уходит бесполезно в атмосферу, а используется для отопительных систем в многоквартирных домах. Потери здесь составляют не больше 10 процентов. Современные паровые турбины обладают коэффициентом КПД, равным 50 – 60%.
Интересно: В развитых странах Европы (Швейцарии, Австрии) большой популярностью пользуются паровозы. Их используют в качестве туристического транспорта для перевозки пассажиров по горным дорогам. Благодаря многочисленным усовершенствованиям, экономические показатели паровозов часто соперничают как с электровозами, так и тепловозами.
КПД при передаче энергии
Коэффициент полезного действия можно определить как отношение полезной работы к затраченной на ее выполнение энергии ($Q$):
Для вычисления коэффициента полезного действия теплового двигателя применяют следующую формулу:
где $Q_n$ — количество теплоты, полученное от нагревателя; $Q_
КПД идеальной тепловой машины, которая работает по циклу Карно равно:
где $T_n$ — температура нагревателя; $T_
Задачи
- В чайник налили 1,5 л холодной воды, ее температура – 283˚ К. Чтобы довести ее до кипения, понадобилось 6 минут. Сила тока, потребляемая чайником – 11 А. Напряжение в электрической сети – 228 В. Рассчитать КПД чайника.
Решение
Полезной работой в этом случае будет энергия, которая необходима для разогрева воды от 283˚ К до 373˚ К. Затраченной работой будет мощность чайника, умноженная на время закипания. Поэтому формулу КПД чайника запишем так:
Так как $m = rho V$, а $P = UI$, то окончательная формула КПД чайника будет выглядеть так:
Подставив в нее данные из условия, получим, что $eta = 0,63$. Или в процентах – 63%.
- С помощью механического устройства груз массой 9 кг подняли на 20 м. КПД устройства – 70%. Найти силу, которую необходимо приложить к устройству, чтобы поднять груз.
Решение
И $F = <90 over 0,7>= 130 Н$ – сила, которую необходимо приложить к устройству.
