Говорят, что тело совершает механическую работу, если оно движется, и притом на него действует сила в направл. этого движения. В этом случае работа определяется как произведение модуля силы на длину пройденного пути. Коэффициентом полезного действия называют отношение полезной работы к полной, выраженное в процентах.
Давайте сначала разберём на наглядной аналогии: допустим, вы сажаете морковь - представили? - очень долго и тяжело трудитесь, вскапываете, рыхлите часами, затем ухаживаете, поливаете, а затем, когда придёт время собирать урожай, вы обнаружите, что в пищу годятся немногие из овощей. Аналогично и в физике - некоторые механизмы "пашут" много, а полезной работы совершают мало. Если же урожай был бы почти стопроцентным, то можно было бы сопостаить с противной ситуацией. Зачем понадобилось вводить эту величину? Чтобы можно было видеть и сравнивать эффективность двигателей и механизмов, их конструкций. Дело в том, что не вся продуцируемая двигателем работа используется, т.е. КПД не может достигнуть 100%, некоторое количество энергии всегда расходуется впустую, например, на нагревание при трении (вы, ощупывая долго работовший механизм, вероятно, замечали, что он серьёзно нагревается). Так, первые автомобили были малоэффективны, т. к. их КПД был низким, конструкции имели серьёзные недостатки по сравнению с современными автомобилями, чей КПД значительно выше.
Теперь давайте разберём на конкретном примере - допустим, нужно найти полезную работу автомобиля с двигателем мощностью 66кВт, который ехал 3 ч, если известно, что КПД современного двигателя вн. сгорания сост. около 20%. Итак:
v1 - количество молей гелий
v2 -количество молей аргон
Т1=300 К гелий
Т2=900 К аргон
V- половина цилиндра
2V -полный объем цилиндра
равновесие 1
Р0 - давление одинаковое - динамическое равновесие
гелий P0*V=v1RT1
аргон P0*V=v2RT2
левые части равны , приравняем правые части
v1RT1 = v2RT2 ; v1/v2=T2/T1 (1)
равновесие 2
Т - температура газов одинакова- тепловое равновесие
Р1 - давление одинаковое - динамическое равновесие
гелий P1*Vг=v1RT (2)
аргон P1*Vа=v2RT (3)
здесь Vг ; Vа объемы газов , после смещения поршня, тогда Va=2V -Vг (4)
разделим (2) на (3)
P1*Vг / P1*Vа = v1RT / v2RT
Vг / Vа = v1 / v2 подставим сюда (1) и (4)
Vг / (2V -Vг) = T2/T1
тогда после преобразований
Vг = 2V*Т2 / (T1+T2) - объем гелия ПОСЛЕ
V - объем гелия ДО
разделим ПОСЛЕ / ДО = Vг / V = 2V*Т2 / (T1+T2) / V = 2*900 / (900+300) = 1.5 раза
объем гелия увеличился в 1.5 раза
после установления теплового равновесия.
это нормально - температура у гелия повысилась, а у аргона понизилась
Говорят, что тело совершает механическую работу, если оно движется, и притом на него действует сила в направл. этого движения. В этом случае работа определяется как произведение модуля силы на длину пройденного пути. Коэффициентом полезного действия называют отношение полезной работы к полной, выраженное в процентах.
Давайте сначала разберём на наглядной аналогии: допустим, вы сажаете морковь - представили? - очень долго и тяжело трудитесь, вскапываете, рыхлите часами, затем ухаживаете, поливаете, а затем, когда придёт время собирать урожай, вы обнаружите, что в пищу годятся немногие из овощей. Аналогично и в физике - некоторые механизмы "пашут" много, а полезной работы совершают мало. Если же урожай был бы почти стопроцентным, то можно было бы сопостаить с противной ситуацией. Зачем понадобилось вводить эту величину? Чтобы можно было видеть и сравнивать эффективность двигателей и механизмов, их конструкций. Дело в том, что не вся продуцируемая двигателем работа используется, т.е. КПД не может достигнуть 100%, некоторое количество энергии всегда расходуется впустую, например, на нагревание при трении (вы, ощупывая долго работовший механизм, вероятно, замечали, что он серьёзно нагревается). Так, первые автомобили были малоэффективны, т. к. их КПД был низким, конструкции имели серьёзные недостатки по сравнению с современными автомобилями, чей КПД значительно выше.
Теперь давайте разберём на конкретном примере - допустим, нужно найти полезную работу автомобиля с двигателем мощностью 66кВт, который ехал 3 ч, если известно, что КПД современного двигателя вн. сгорания сост. около 20%. Итак:
Дано: Решение:
n = 20% (КПД) n = A(полезная)/A(полная)*100%
N = 66кВт = 66 000 Вт (мощность) A(полезная) = n*A(полная)/100%
t = 3ч = 3*60*60с = 10 800 с A(полн.) = Nt = 66 000*10800 Дж =
= 712 800 000 Дж
A(полезная) = 20/100*7, 128*10^8 Дж =
= 145 560 000 Дж = 145,56 мДж.
ответ: 145,56 мДж.