Plazer-don.ru

Сварочное оборудование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

КПД – физический смысл величины, как ее вычислять

Коэффициент полезного действия машины или механизма – это важная величина, характеризующая энергоэффективность данного устройства. Понятие используется и в повседневной жизни. Например, когда человек говорит, что КПД его усилий низкий, это значит, что сил затрачено много, а результата почти нет. Величина измеряет отношение полезной работы ко всей совершенной работе.

Согласно формуле, чтобы найти величину, нужно полезную работу разделить на всю совершенную работу. Или полезную энергию разделить на всю израсходованную энергию. Этот коэффициент всегда меньше единицы. Работа и энергия измеряется в Джоулях. Поделив Джоули на Джоули, получаем безразмерную величину. КПД иногда называют энергоэффективностью устройства.

формула КПД

Если попытаться объяснить простым языком, то представим, что мы кипятим чайник на плите. При сгорании газа образуется определенное количество теплоты. Часть этой теплоты нагревает саму горелку, плиту и окружающее пространство. Остальная часть идет на нагревание чайника и воды в нем. Чтобы рассчитать энергоэффективность данной плитки, нужно будет разделить количество тепла, требуемое для нагрева воды до температуры кипения на количество тепла, выделившееся при горении газа.

Данная величина всегда ниже единицы. Например, для любой атомной электростанции она не превышает 35%. Причиной является то, что электростанция представляет собой паровую машину, где нагретый за счет ядерной реакции пар вращает турбину. Большая часть энергии идет на нагрев окружающего пространства. Тот факт, что η не может быть равен 100%, следует из второго начала термодинамики.

Другим способом изменения внутренней энергии термодинамической системы является теплообмен.

Теплообмен — самопроизвольный процесс передачи внутренней энергии от тела с большей температурой телу с меньшей температурой без совершения работы.

Теплообмен между контактирующими телами называют теплопередачей. За счёт переданной при этом энергии увеличивается внутренняя энергия одного тела и уменьшается внутренняя энергия другого. Если, например, привести в соприкосновение два тела с разными температурами, то частицы более нагретого тела будут передавать часть своей кинетической энергии частицам менее нагретого тела. В результате внутренняя энергия одного тела уменьшается, а другого увеличивается.

Читайте так же:
Теплота резистора переменного тока

Таким образом, при теплопередаче не происходит превращения энергии из одной формы в другую: часть внутренней энергии более нагретого тела передаётся менее нагретому.

Количество теплоты и удельная теплоёмкость

Количественной мерой энергии, сообщённой телу (или отданной им) в процессе теплообмена, является количество теплоты.

В СИ единицей количества теплоты Q является джоуль (Дж). Иногда для измерения количества теплоты используют внесистемную единицу — калорию Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Если процесс теплообмена не сопровождается изменением агрегатного состояния вещества, то

Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

где Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами— масса тела; Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами— разность температур в конце и в начале процесса теплообмена; с — удельная теплоёмкость вещества — физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое получает вещество массой 1 кг при увеличении его температуры на 1 К. Удельную теплоёмкость измеряют в джоулях, деленных на килограмм, кельвин Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Удельная теплоёмкость зависит от свойств данного вещества и, как показывает опыт, в достаточно большом интервале температур практически не изменяется. Однако удельная теплоёмкость газа зависит от того, при каком процессе (изобарном или изохорном) осуществляется теплообмен.

Интересно знать:

Физическая величина, равная произведению массы тела на удельную теплоёмкость вещества, носит название теплоёмкость тела. Обозначают теплоёмкость С и измеряют в джоулях, деленных на кельвин Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиТеплоёмкость в отличии от удельной теплоёмкости, является тепловой характеристикой тела, а не вещества.

Удельная теплота плавления

Физическую величину, численно равную количеству теплоты, необходимому для превращения кристаллического вещества массой 1 кг, взятого при температуре плавления, в жидкость той же температуры, называют удельной теплотой плавления Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиЭту величину измеряют в джоулях, делённых на килограмм Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиДля плавления тела массой Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамипредварительно нагретого до температуры плавления, ему необходимо сообщить количество теплоты Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиПри кристаллизации тела такое же количество теплоты выделяется: Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Удельная теплота парообразования

Физическую величину, численно равную количеству теплоты, которое необходимо передать жидкости массой 1 кг, находящейся при температуре кипения, для превращения её при постоянной температуре в пар, называют удельной теплотой парообразования L. Единицей измерения этой величины является джоуль, делённый на килограмм Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиКоличество теплоты, необходимое для превращения жидкости массой Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамипредварительно нагретой до температуры кипения, в пар, определяют по формуле Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиКонденсация пара сопровождается выделением количества теплоты Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Читайте так же:
Количество теплоты электрического тока единица измерения

Удельная теплота сгорания топлива

Физическую величину, численно равную количеству теплоты, выделяющемуся при полном сгорании топлива массой 1 кг, называют удельной теплотой сгорания Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамитоплива и измеряют в джоулях, делённых на килограмм Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиКоличество теплоты, выделившееся при полном сгорании некоторой массы Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамитоплива, определяют по формуле

Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Это количество теплоты передаётся телам, образующим термодинамическую систему, и по отношению к ним является положительной величиной.

Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Примеры решения задач

Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Пример №1

На рисунке 77 представлен график зависимости абсолютной температуры нагреваемого тела от переданного ему количества теплоты. Воспользовавшись таблицей на с. 84, определите вещество, из которого изготовлено тело, если его масса Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Решение:

Для того чтобы определить вещество, из которого изготовлено тело, найдём его удельную теплоёмкость с. Анализируя график, делаем вывод, что при нагревании тела от температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамидо температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиему было передано количество теплоты Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамикоторое можно рассчитать по формуле Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Следовательно, удельная теплоёмкость вещества Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами
Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами
Полученное значение удельной теплоёмкости соответствует олову.

Ответ: Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами— олово.

Пример №2

В налитую в сосуд воду, масса которой Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамии температура Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамидобавили некоторое количество льда при температуре Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиОпределите массу льда, если после достижения теплового равновесия температура содержимого сосуда Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиТеплоёмкостью сосуда и потерями тепла пренебречь. Удельная теплоёмкость воды Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамильда Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиудельная теплота плавления льдаКоличество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Решение:

Пренебрегая потерями энергии в окружающую среду, учитываем только обмен энергией между входящими в систему телами. Рассмотрим тепловые процессы, происходившие в системе:
1) нагревание льда от температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамидо температуры плавления Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами
2) таяние льда: Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами
3) нагревание воды, появившейся при таянии льда, от температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамидо температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами
4) остывание тёплой воды массой Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиот температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамидо температуры Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиСоставим уравнение теплового баланса: Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерамиили Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Откуда масса льда:
Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

Ответ: Количество теплоты в физике - формулы и определение с примерами

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Читайте так же:
Номинальный ток теплового реле для защиты электродвигателей

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

С помощью напряжения или мощности и сопротивления

зарядка аккумулятора автомобиля, расчет

Бывает и так, что для расчета силы электрического тока нужно задействовать напряжение с определённого участка или величину нагрузки. Тогда проще всего применить закон Ома, который знает каждый, кто немного разбирается в физике.

Если же напряжение Вам неизвестно, но вы знаете значение мощности и сопротивления, проводите расчет по следующей формуле: P=UI

Снова применяя закон Ома, можно получить следующее: U=IR

В таком случае: P=I2*R

Получаем следующую формулу: I2=P/R

Кроме того, можно применить следующий расчет, исходя из этих же формул и значений: I=(P/R)1/2

Как измерить силу тока?

Для того, чтобы измерить значение силы тока, мы должны использовать специальные приборы — амперметры. В настоящее время силу тока можно измерить с помощью цифрового мультиметра, который может измерять и силу тока, и напряжение и сопротивление и еще много чего. Для того, чтобы измерить силу тока, мы должны вставить наш прибор в разрыв цепи вот таким образом.

как измерить силу тока

Более подробно как это сделать, можете прочитать в этой статье.

Также советую посмотреть обучающее видео, где очень умный преподаватель объясняет простым языком, что такое «сила тока».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector