Мощността е скаларна физическа величина, измерена в вата (W). Може да се определи като степен на завършеност на работа всяка секунда или като консумация на енергия в секунда. Ватът, мощността на Международната система от единици (SI), е равна на 1 джаул в секунда.
Вижте също:Какво представлява механичната работа?
Обобщение на мощността и добива
мощността е ставкаввариация количеството енергия, доставено или отказано от системата за определен период от време.
Единицата за мощност в международната система от единици (SI) е вата: 1 ват е равен на 1 джаул в секунда.
Ако една машина е в състояние да извърши същата работа като друга за по-кратко време, нейната мощност се счита за по-голяма от тази на другата машина.
Ефективността на системата се дава от съотношението между полезната мощност и общата мощност.
Извиква се мощността, която не е полезна за системата потентностразсеяни.
Какво е властта във физиката?
мощност е физическо количество, използвано за изчисляване на количеството енергия предоставени или консумирани за единица време. С други думи, това е процентът на
вариация на енергията като функция от времето. Мощността е полезна за измерване колко бързо дадена форма на енергия се трансформира чрез извършване на работа.| Казваме, че една машина е по-мощна от другите машини, когато е в състояние да направи същото задача за по-кратко време или дори да изпълнява по-голям брой задачи в същия интервал от време. |
определението на потентностсредно аритметично се дава от работата, извършена като функция на вариация във времето:
Подзаглавие:
P - средна мощност (W)
τ - работа (J)
T - времеви интервал (и)
Единицата за измерване на мощността, приета от SI, е вата (W), единица, еквивалентна на джаулнавторо (J / s). Единството вата е приет от 1882 г. като форма на почит към произведенията, разработени от ДжеймсВат, които бяха изключително важни за развитието на парните машини.
Във физиката работата е мярка за трансформация на енергийна форма в други форми на енергия чрез приложениевединсила. По този начин определението за власт може да бъде свързано с всякакви форма на енергия, като например: енергия механика, енергия потенциалелектрически и енергия термична.
Изчисляване на мощността
Можем да определим мощността, реализирана чрез прилагане на сила F което измества масово тяло м от разстояние д. Гледам:
В описаната по-горе ситуация можем да изчислим мощността на движението, като определим средната мощност:
За това трябва да помним, че работаизпълнен чрез сила F може да се изчисли, като се използва следната формула:
Подзаглавие:
F - приложена сила (N)
д - изминато разстояние (m)
θ - ъгъл, образуван между F и d (º)
Комбинирайки двете предишни уравнения в едно, ще имаме следното уравнение за изчисляване на мощността, свързана с форма на енергиявсеки:
За случаите, когато приложената сила е успоредна на изминатото от тялото разстояние, косинусът на ъгъла θ ще има максималната си стойност (cos 0º = 1). Следователно средната мощност може да се изчисли от следната връзка:
Подзаглавие:
v - телесна скорост (m / s)
Съгласно показаното по-горе изчисление е възможно да се изчисли мощността, с която се трансформира енергията, присъстваща в тялото. Това е възможно, ако знаем модула на получената сила, който трябва да се умножи по скоростсредно аритметично изминат от тялото през курс от разстояние д. Необходимо е обаче да се помни, че определението, представено по-горе важи само за постоянни стойности на F.
Вижте също: Упражнения за механична мощност и производителност
→ Моментално захранване
мощностмоментално е мярката за количеството работа, извършена в даден процес за много малък (безкрайно малък) период от време. Следователно можем да кажем, че моментната мощност е скоростта на промяна на количеството работа по време на интервал от време, който клони към нула.
Подзаглавие:
Pпорив – моментна мощност (W)
Δτ - безкрайно малка работа (J)
Δt - безкрайно малък интервал от време
Моменталната мощност се използва за изчисляване на скоростта, с която се извършва работата във всеки един момент, а не по време на дълъг процес. Следователно, колкото по-кратки са интервалите от време Δt, толкова по-точни са измерванията на потентностмоментално.
механична мощност
мощностмеханика се определя като скорост на промяна на енергийните форми, свързани с държававдвижение на тяло. Можем да изчислим механичната мощност на движещо се тяло през вариации на вашата кинетична енергия и на твоя потенциална енергия (гравитационно или еластично, например). Силата, свързана с трансформацията на механичната енергия, обаче се отнася само за системидисипативен (които имат триене), тъй като в отсъствиевтриене и други силиразсейващ, The механичната енергия на телата остава постоянна.
Според Теорема за работа и енергия, е възможно да се изчисли количеството работа, приложена върху тялото от вариация дава енергиякинетика получени от него.
масовото тяло м илюстрирано на фигурата по-долу се ускорява от действието на сила F, като скоростта му варира от v0 до vF:
Подзаглавие:
v0 - начална скорост (m / s)
vF - крайна скорост (m / s)
Според Теорема за работа и енергия, работата, извършена върху тялото, се дава от:
Подзаглавие:
ΔK - вариация на кинетичната енергия (J)
КF –крайна кинетична енергия (J)
КАз -начална кинетична енергия (J)
м - телесна маса (кг)
По този начин потентностмеханика свързани с това движение може да се изчисли, като се използва следното уравнение:
Електроенергия
НА потентностелектрически това е важна мярка, която трябва да се анализира при закупуване на домакински уред. Електрическата мощност на всяко устройство измерва количеството електрическа енергия, която устройството може да трансформира в други форми на енергия всяка секунда. Например, 600 W смесител е способен да трансформира 600J на електричество всяка секунда в енергиякинетика, излъчване топлина,вибрация и вълнизвучен за вашите лопати.
Както знаем, като цяло мощността може да се изчисли чрез съотношението между извършената работа и интервала от време, изминал по време на нейното изпълнение. Затова тук ще използваме дефиницията на работа, извършена насилаелектрически:
Подзаглавие:
τЖлъчка- работа на електрическа енергия (J)
Какво - модул за електрическо натоварване (C)
ΔU - потенциална разлика (V)
P - електрическа мощност (W)
UБ. и UНА -електрическо напрежение в точки A и B (V)
Δt - времеви интервал на движение на товара
i - модул за електрически ток (A)
Електрическата енергия работи по следния начин: когато включим уред в контакта, a разликавпотенциал (ΔU) между вашите терминали. Когато потенциална разлика (U) се нанася върху проводящ материал, a суматавработа(τЖлъчка)се извършва на товариелектрически (q) във веригите на устройството, причинявайки тези товари да се движат, т.е.присвоявайки ги енергиякинетика. НА движениеоттовари в предпочитана посока се нарича веригаелектрически (i). НА потентностелектрически (P)от своя страна е мярката на суматавработа(τЖлъчка) което беше извършено от натоварванията до всекивторо (T) работа на устройството.
Не спирайте сега... Има още след рекламата;)
Следователно консумацията на електроенергия се определя от потентност на уреди, свързани към електрическата мрежа и от нейната време в операция.
В допълнение към формулата, спомената по-горе, има варианти, които могат да бъдат написани от 1-ви закон на Ом. Те са:
Три възможни начина за изчисляване на електрическата мощност
Подзаглавие:
U - електрически потенциал (V)
r - електрическо съпротивление (Ω)
Вижсъщо: Мощността се разсейва в резистор
→ Потребление на електроенергия
размерът на електричество консумираното се измерва в единица, наречена киловат час (kWh). Това е алтернативна единица на енергийната единица на международната система от единици, джаул. Киловатчасът се използва поради своята практичност. Ако електричеството се измерва в джаули, числата, използвани за изразяване на неговото потребление, ще бъдат огромен и непрактично.
Киловат час е количеството консумирана енергия (или работа изпълнява) от устройство на 1000W (1 kW) през времевия интервал от 1ч (3600 s). Умножавайки тези количества, стигаме до извода, че всеки киловат час е равно на 3.6.106 J (тримилиони и шестстотинхилядиджаули).
За да изчислим консумацията на електронно устройство, просто умножаваме мощността му по времето на работа.
Пример
Помислете за устройство с мощност, равна на 100 W (0,1 kW) който работи през 30 минути на ден (0,5 часа). какво ще бъде твоето консумациямесечно (30 дни) на електричество?
Според нашето изчисление това устройство ще консумира 1,5 kWh месечно, еквивалентно на 5,4.106 J. Ако kWh на регионалните разходи 0,65 BRL, цената, която трябва да бъде платена в края на месеца за работата на това устройство, ще бъде 0,97 BRL.
Вижсъщо: Електрически генератори и електродвижеща мощност
Решено упражнение на електрическа мощност и добив
Когато е свързана към верига, батерия с електродвижеща сила, равна на 20,0 V и вътрешно съпротивление 1,0 Ω, произвежда електрически ток от 1,5 A. Във връзка с тази батерия определете:
а) Електрическата потенциална разлика, установена между клемите на този резистор.
б) Електрическото захранване, подавано от батерията.
в) Електрическата мощност, разсейвана от вътрешното съпротивление на батерията.
г) Работата на тази батерия.
Резолюция
Първоначално ще изброим данните, предоставени от упражнението.
Данни:
UT= 20,0 V - електродвижеща сила на акумулатора или общ потенциал
r = 1,0 Ω - вътрешно съпротивление на батерията
i = 1,5 A - електрически ток
а) За да определим потенциалната разлика, образувана между краищата на резистора, използваме 1-ви закон на Ома.
Подзаглавие:
Uд - разсейваното електрическо напрежение в резистора (V)
Б) Електрическата мощност, доставяна от батерията, може да бъде изчислена по формулата по-долу:
Подзаглавие:
UT - общо електрическо напрежение или електрическа сила на акумулатора (V)
в) Нека изчислим електрическата мощност, разсейвана от резистора. За това просто използваме една от вече познатите ни формули за потентност:
Подзаглавие:
Pд - разсейвана мощност (W)
д) Доходът на този генератор може да се изчисли, като се използва съотношението между потентностизползваем и потентностобща сума на батерията. От изчисленията, извършени в предишните точки, установихме, че общата мощност, доставяна от батерията, е 30 W, докато разсейваната мощност от нейното вътрешно съпротивление е 2,25 W. Следователно използваемата мощност се дава от разликата между тези две мощности и е на стойност 27,75 W. Като направим съотношението между използваемата мощност и общата мощност, ще имаме:
Според извършеното изчисление енергийният добив на батерията е 92,5%.
Термодинамична мощност
Термодинамичната мощност може да бъде изчислена чрез определяне на сумата в работа което се извършва от (или над) газ по време на неговото разширяване или компресияизобарен (постоянно налягане) за определен период от време.
Също така е възможно да се изчисли потентност на а източниквтоплина отнасящ се до количеството разумна или латентна топлина, отделяно от интервал от време.
→ Мощност на работата, извършена от газа
При изобарни трансформации е възможно да се определи мощността, доставяна или подавана от газ. За целта трябва да вземем предвид формулата, използвана за изчисляване на работатермодинамика участва в a трансформацияизобарен:
Подзаглавие:
Pr - налягане (Pa)
Pо т - мощност (W)
ΔV - изменение на обема (m³)
При изобарни термодинамични трансформации газът преобразува част от вътрешната си енергия в работа чрез натискане на бутало.
Вижсъщо: Историята на термичните машини
→ Мощност и топлина
Можем да определим потентност захранвани от пламък или мощността, излъчвана от резистор, нагрят в резултат на Направено еДжоул чрез изчисляване на количеството топлина, разсейвана от тези източници всяка секунда. За да направите това, просто направете следното изчисление:
За да се изчисли мощността, излъчвана от източник под формата на топлина, просто определете дали тази топлина е от типа чувствителен (Q = mcΔT) или от тип скрит (Q = ml). Тези топлини присъстват изключително в променивтемпература и в променивдържавафизик, съответно.
производителност
производителност това е важна променлива за изследване на неконсервативни системи, т.е. такива, които представляват енергийни загуби, както в неидеалните случаи на нашето ежедневие. Всички машини и устройства, които познаваме, са системи, неспособни да използват цялата мощност, доставена към тях. По този начин те "губят" част от силата в други по-малко полезни форми на енергия, като например топлина,вибрация и шумове.
Едно от най-общите определения за ефективност може да бъде дадено чрез разделяне на полезната мощност на общата мощност, получена по време на някакъв процес:
Подзаглавие:
η - Добив
PU - полезна мощност (W)
PT - обща мощност (W)
Добив на машина
О Добив на термичните машини измерва тяхната енергийна ефективност, т.е. процентът на енергията, която тези машини са в състояние да използват за извършване на полезна работа (τ). Всички термични машини работят по подобен начин: те получават топлина от горещ източник (Въпрос:Какво) и отхвърля част от тази топлина, разсейвайки я до студен източник (Въпрос:е).
Можем да изчислим Добив на всяка термична машина от следната формула:
Подзаглавие:
η - ефективност на термичната машина
τ - работа на термичната машина (J)
Въпрос:Какво - топлина, отделена от горещия източник (J)
Горният списък може да бъде написан по друг начин. За това просто приемаме, че полезната работа (τ) се дава от разлика между количеството топлина, отдадено от източникгорещо (QКакво) и количеството топлина, разсеяна до източникстуд (QF):
Подзаглавие:
Въпрос:F - топлина, отделена от студения източник (J)
→ Производителност на машината Carnot
О цикълвкарно това е термодинамичен цикъл идеален е от по-голямДобиввъзможен. По този начин не е възможно да има термична машина, работеща със същите температури като източниците горещо и студ с добив, по-голям от добива от цикъла на Карно.
Ефективността на машината въз основа на цикъла на Карно може да бъде изчислена по следната формула:
Подзаглавие:
TВъпрос: - температура на горещия източник (K)
TF- студена температура на източника (K)
Вижсъщо: Карно машини
От мен Рафаел Хелерброк
