Leistung ist eine skalare physikalische Größe, gemessen in Watt (W). Es kann definiert werden als Jobabschlussrate jede Sekunde oder als Stromverbrauch pro Sekunde. Das Watt, die Leistungseinheit des Internationalen Einheitensystems (SI), entspricht 1 Joule pro Sekunde.
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Leistungs- und Ertragsübersicht
Macht ist die BewertungimVariation die Energiemenge, die von einem System über einen bestimmten Zeitraum zugeführt oder abgegeben wird.
Die Einheit der Leistung im internationalen Einheitensystem (SI) ist Watt: 1 Watt entspricht 1 Joule pro Sekunde.
Wenn eine Maschine in kürzerer Zeit die gleiche Arbeit wie eine andere verrichten kann, gilt ihre Leistung als höher als die der anderen Maschine.
Der Wirkungsgrad einer Anlage ergibt sich aus dem Verhältnis der Nutzleistung zur Gesamtleistung.
Die Leistung, die für das System nicht nützlich ist, heißt Potenzzerstreut.
Was ist Macht in der Physik?
Leistung ist eine physikalische Größe, die verwendet wird, um die Menge von zu berechnen
Energie pro Zeiteinheit gewährt oder verbraucht. Mit anderen Worten, es ist die Rate von Variation der Energie als Funktion der Zeit. Leistung ist nützlich, um zu messen, wie schnell eine Energieform umgewandelt wird, indem a Arbeit.| Wir sagen, dass eine Maschine leistungsfähiger ist als andere Maschinen, wenn sie in der Lage ist, dasselbe zu tun Aufgabe in kürzerer Zeit erledigen oder sogar eine größere Anzahl von Aufgaben im gleichen Intervall von ausführen Zeit. |
Die Definition von Potenzdurchschnittlich ergibt sich aus der geleisteten Arbeit als Funktion der zeitlichen Variation:
Untertitel:
P – durchschnittliche Leistung (W)
τ – Arbeit (J)
t - Zeitintervalle)
Die von der SI übernommene Leistungsmesseinheit ist die Watt (W), Einheit entspricht Jouleprozweite (J/s). Die Einheit Watt wurde ab 1882 als Hommage an die von entwickelten Werke übernommen JamesWatt, die für die Entwicklung von Dampfmaschinen äußerst relevant waren.
In der Physik ist Arbeit das Maß für die Umwandlung einer Energieform in anderen Energieformen durch die AnwendungimeinerStärke. Somit kann sich die Definition von Macht beziehen auf irgendein Energieform, wie zum Beispiel: Energie Mechanik, Energie Potenzialelektrisch und Energie Thermal-.
Leistungsberechnung
Wir können die Leistung bestimmen, die durch Aufbringen einer Kraft realisiert wird F das verschiebt einen Massenkörper ich auf Distanz d. Uhr:
In der oben beschriebenen Situation können wir die Kraft der Bewegung berechnen, indem wir die durchschnittliche Kraft definieren:
Dazu müssen wir uns daran erinnern, dass die Arbeiterreicht durch eine Kraft F kann mit folgender Formel berechnet werden:
Untertitel:
F – aufgebrachte Kraft (N)
d – zurückgelegte Strecke (m)
θ – Winkel zwischen F und d (º)
Wenn wir die beiden vorherigen Gleichungen zu einer kombinieren, erhalten wir die folgende Gleichung zur Berechnung der Leistung bezogen auf eine Form von Energieirgendein:
Für Fälle, in denen die aufgebrachte Kraft parallel zur vom Körper zurückgelegten Strecke ist, beträgt der Kosinus des Winkels θ hat seinen maximalen Wert (cos 0º = 1). Daher kann die durchschnittliche Leistung aus der folgenden Beziehung berechnet werden:
Untertitel:
v – Körpergeschwindigkeit (m/s)
Nach der oben gezeigten Berechnung kann die Leistung berechnet werden, mit der die in einem Körper vorhandene Energie umgewandelt wird. Dies ist möglich, wenn wir den Modul der resultierenden Kraft kennen, der mit multipliziert werden sollte Geschwindigkeitdurchschnittlich vom Körper über einen Fernkurs zurückgelegt d. Es ist jedoch zu beachten, dass die oben vorgestellte Definition gilt nur für konstante Werte von F.
Auch sehen: Übungen zu mechanischer Kraft und Leistung
→ Sofortige Leistung
Leistungsofortig ist das Maß für den Arbeitsaufwand, der in einem Prozess über eine sehr kleine (unendlich) Zeitspanne verrichtet wird. Wir können also sagen, dass die Momentanleistung die Änderungsrate der Größe von. ist Arbeit während eines Zeitintervalls, das gegen Null tendiert.
Untertitel:
PDrang – Momentanleistung (W)
Δτ – unendlich kleine Arbeit (J)
t – infinitesimales Zeitintervall(e)
Die Momentanleistung wird verwendet, um die Geschwindigkeit zu berechnen, mit der Arbeit zu jedem Zeitpunkt verrichtet wird, nicht während eines langen Prozesses. Je kürzer die Zeitintervalle Δt, desto genauer die Messungen der of Potenzaugenblicklich.
mechanische Kraft
LeistungMechanik ist definiert als die Änderungsrate von Energieformen bezogen auf die ZustandimBewegung eines Körpers. Wir können die mechanische Leistung eines sich bewegenden Körpers berechnen durch die Variationen deiner kinetischen Energie und von dir potenzielle Energie (zB Gravitation oder elastisch). Die mit der Umwandlung mechanischer Energie verbundene Leistung gilt jedoch nur für Systemeableitfähig (die Reibung haben), da, im AbwesenheitimReibung und andere Kräfteableitfähig, Das mechanische Energie von Körpern bleibt konstant.
Gemäß Arbeits-Energie-Theorem, ist es möglich, den Arbeitsaufwand für eine Karosserie zu berechnen, Variation gibt EnergieKinetik von ihm erhalten.
der Massenkörper ich wie in der folgenden Abbildung dargestellt, wird durch Krafteinwirkung beschleunigt F, wobei seine Geschwindigkeit von v0 bis um vF:
Untertitel:
v0 – Anfangsgeschwindigkeit (m/s)
vF – Endgeschwindigkeit (m/s)
Gemäß Arbeits-Energie-Theorem, die am Körper verrichtete Arbeit ist gegeben durch:
Untertitel:
K – kinetische Energievariation (J)
KF –kinetische Endenergie (J)
KICH -kinetische Anfangsenergie (J)
ich – Körpermasse (kg)
Und so kam es dass der PotenzMechanik Diese Bewegung kann mit der folgenden Gleichung berechnet werden:
Elektrische Energie
DAS Potenzelektrisch es ist eine wichtige Maßnahme, die beim Kauf eines Haushaltsgeräts analysiert werden muss. Die elektrische Leistung eines Geräts misst, wie viel elektrische Energie das Gerät pro Sekunde in andere Energieformen umwandeln kann. Ein 600-W-Mixer ist beispielsweise in der Lage, 600J Strom pro Sekunde in EnergieKinetik, Rundfunk Hitze,Vibration und Wellenklangvoll für deine Schaufeln.
Wie wir wissen, lässt sich die Leistung im Allgemeinen aus dem Verhältnis zwischen der geleisteten Arbeit und dem während ihrer Leistung verstrichenen Zeitintervall berechnen. Daher verwenden wir hier die Definition von mit Gewalt verrichtete Arbeitelektrisch:
Untertitel:
τGalle– Arbeit der elektrischen Energie (J)
Was – elektrisches Lastmodul (C)
U – Potentialdifferenz (V)
P – elektrische Leistung (W)
UB und UDAS -elektrische Spannung an den Punkten A und B (V)
t – Zeitintervall(e) der Lastbewegung
ich – Strommodul (A)
Strom funktioniert wie folgt: Wenn wir ein Gerät in die Steckdose stecken, a UnterschiedimPotenzial (U) zwischen Ihren Terminals. Wenn eine Potentialdifferenz (U) wird über einem leitfähigen Material aufgebracht, a die SummeimArbeit(τGalle)wird am. durchgeführt Ladungenelektrisch (q) in den Stromkreisen des Geräts, wodurch sich diese Lasten bewegen, dh sie zuordnen EnergieKinetik. DAS BewegungdesLadungen in eine Vorzugsrichtung heißt Ketteelektrisch (i). DAS Potenzelektrisch (P), ist wiederum das Maß für die SummeimArbeit(τGalle) die von den Lasten durchgeführt wurde jederzweite (t) Bedienung des Gerätes.
Der Stromverbrauch wird also durch die Potenz von Geräten, die an das Stromnetz angeschlossen sind und durch dessen Zeit im Operation.
Zusätzlich zu der oben genannten Formel gibt es Variationen, die von der geschrieben werden können 1. Ohmsches Gesetz. Sind sie:
Drei Möglichkeiten zur Berechnung der elektrischen Leistung
Untertitel:
U – elektrisches Potenzial (V)
r – elektrischer Widerstand (Ω)
Aussehenebenfalls: Verlustleistung in einem Widerstand
→ Stromverbrauch
die Menge an Elektrizität verbraucht wird in einer Einheit namens gemessen Kilowattstunde (kWh). Dies ist eine alternative Einheit zur Energieeinheit des internationalen Einheitensystems, dem Joule. Die Kilowattstunde wird wegen ihrer Praktikabilität verwendet. Wenn Strom in Joule gemessen würde, wären die Zahlen, mit denen der Verbrauch ausgedrückt wird, enorm und unpraktisch.
Eine Kilowattstunde ist die verbrauchte Energiemenge (oder die Arbeit durchgeführt) von einem Apparat von 1000W (1 kW) während des Zeitintervalls von 1h (3600 s). Durch Multiplikation dieser Größen kommen wir zu dem Schluss, dass jede Kilowattstunde entspricht 3.6.106 J (dreiMillionen und sechshunderttausendJoule).
Um den Verbrauch eines elektronischen Geräts zu berechnen, multiplizieren wir einfach seine Leistung mit seiner Betriebszeit.
Beispiel
Betrachten Sie ein Gerät mit einer Leistung von 100 W (0,1 kW) das funktioniert während 30 Minuten täglich (0,5 h). was wird deins sein Verbrauchmonatlich (30 Tage) von Strom?
Nach unserer Berechnung verbraucht dieses Gerät 1,5 kWh monatlich, das Äquivalent von 5,4.106 J. Wenn die kWh der Region kosten BRL 0,65, der am Ende des Monats zu zahlende Preis für den Betrieb dieses Gerätes beträgt BRL 0,97.
Aussehenebenfalls: Elektrische Generatoren und elektromotorische Energie
Gelöste Ausübung von elektrischer Leistung und Ertrag
An einen Stromkreis angeschlossen erzeugt eine Batterie mit einer elektromotorischen Kraft von 20,0 V und einem Innenwiderstand von 1,0 einen elektrischen Strom von 1,5 A. Bestimmen Sie in Bezug auf diese Batterie:
a) Die elektrische Potenzialdifferenz, die zwischen den Anschlüssen dieses Widerstands entsteht.
b) Die von der Batterie gelieferte elektrische Leistung.
c) Die vom Innenwiderstand der Batterie abgeleitete elektrische Leistung.
d) Die Leistung dieser Batterie.
Auflösung
Zunächst listen wir die von der Übung bereitgestellten Daten auf.
Daten:
UT= 20,0 V - elektromotorische Kraft der Batterie oder Gesamtpotential
r = 1,0 Ω - interner Batteriewiderstand
ich = 1,5 A - elektrischer Strom
a) Um die zwischen den Enden des Widerstands gebildete Potentialdifferenz zu bestimmen, verwenden wir das 1. Ohmsche Gesetz.
Untertitel:
UD – Im Widerstand abgeführte elektrische Spannung (V)
B) Die von der Batterie gelieferte elektrische Leistung kann mit der folgenden Formel berechnet werden:
Untertitel:
UT – elektrische Gesamtspannung oder elektromotorische Kraft der Batterie (V)
c) Berechnen wir die elektrische Verlustleistung des Widerstands. Dazu verwenden wir einfach eine der bereits bekannten Potenzformeln:
Untertitel:
PD – Verlustleistung (W)
d) Das Einkommen dieses Generators kann berechnet werden, indem das Verhältnis zwischen den Potenzverwendbar und der Potenzgesamt des Akkus. Aus den in den vorherigen Punkten durchgeführten Berechnungen haben wir festgestellt, dass die von der Batterie gelieferte Gesamtleistung 30 W betrug, während die Verlustleistung durch ihren Innenwiderstand 2,25 W betrug. Daher ergibt sich die nutzbare Leistung aus der Differenz dieser beiden Leistungen und beträgt 27,75 W. Durch das Verhältnis zwischen nutzbarer Leistung und Gesamtleistung erhalten wir:
Die Energieausbeute der Batterie beträgt laut der durchgeführten Berechnung 92,5%.
Thermodynamische Leistung
Die thermodynamische Leistung kann berechnet werden, indem die die Summe im Arbeit die von (oder über) einem Gas während seiner Erweiterung oder Kompressionisobar (konstanter Druck) für eine gewisse Zeit.
Es ist auch möglich, die zu berechnen Potenz von a QuelleimHitze bezogen auf die Menge an fühlbarer oder latenter Wärme, die nach Zeitintervallen abgegeben wird.
→ Leistung der vom Gas geleisteten Arbeit work
Bei isobaren Transformationen ist es möglich, die von einem Gas gelieferte oder übertragene Leistung zu bestimmen. Dazu müssen wir die Formel zur Berechnung des calculate berücksichtigen Arbeitthermodynamisch beteiligt an a Transformationisobar:
Untertitel:
Pr – Druck (Pa)
Pot – Leistung (W)
V – Volumenvariation (m³)
Bei isobaren thermodynamischen Umwandlungen wandelt das Gas einen Teil seiner inneren Energie in Arbeit um, indem es einen Kolben drückt.
Aussehenebenfalls: Die Geschichte der thermischen Maschinen
→ Strom und Wärme
Wir können die bestimmen Potenz von einer Flamme geliefert oder die Leistung eines Widerstands, der infolge der Es ist gemachtJoule indem die von diesen Quellen pro Sekunde abgegebene Wärmemenge berechnet wird. Führen Sie dazu einfach die folgende Berechnung durch:
Um die von einer Quelle emittierte Leistung in Form von zu berechnen Hitze, bestimme einfach, ob diese Hitze von der Art ist empfindlich (Q = mcΔT) oder vom Typ latent (Q = ml). Diese Vorläufe sind ausschließlich in der ÄnderungenimTemperatur und in der ÄnderungenimZustandPhysiker, beziehungsweise.
Performance
Performance es ist eine wichtige Variable für das Studium nicht-konservativer Systeme, dh solcher, die Energieverluste aufweisen, wie in den nicht idealen Fällen unseres täglichen Lebens. Alle uns bekannten Maschinen und Geräte sind Systeme, die nicht in der Lage sind, die ihnen zugeführte Energie vollständig zu nutzen. So "verschwenden" sie einen Teil der Energie in andere weniger nützliche Energieformen, wie z Hitze,Vibration und Geräusche.
Eine der allgemeinsten Definitionen des Wirkungsgrades kann gegeben werden, indem man die Nutzleistung durch die während eines Prozesses erhaltene Gesamtleistung teilt:
Untertitel:
η - Ausbeute
PU – Nutzleistung (W)
PT – Gesamtleistung (W)
Ausbeute einer Maschine
Ö Ausbeute der thermischen Maschinen misst ihre Energieeffizienz, d.τ). Alle thermischen Maschinen funktionieren ähnlich: Sie erhalten Wärme von einer heißen Quelle (QWas) und geben einen Teil dieser Wärme ab, indem sie an eine kalte Quelle (Qf).
Wir können das berechnen Ausbeute einer thermischen Maschine aus der folgenden Formel:
Untertitel:
η – Wirkungsgrad der thermischen Maschine
τ - Arbeit der thermischen Maschine (J)
QWas – Wärmeabgabe der heißen Quelle (J)
Die obige Liste kann auch anders geschrieben werden. Dazu nehmen wir einfach an, dass die nützliche Arbeit (τ) ist gegeben durch Unterschied zwischen der abgegebenen Wärmemenge Quelleheiß (QWas) und die an die abgegebene Wärmemenge Quellekalt (QF):
Untertitel:
QF – Wärmeabgabe der Kältequelle (J)
→ Leistung der Carnot-Maschine
Ö Zyklusimcarnot es ist ein thermodynamischer kreislauf Ideal es ist von größerAusbeutemöglich. Daher ist es nicht möglich, eine thermische Maschine mit den gleichen Temperaturen wie die Quellen arbeiten zu lassen heiß und kalt mit einer Ausbeute größer als die Ausbeute des Carnot-Zyklus.
Die Maschinenleistung basierend auf dem Carnot-Zyklus kann mit der folgenden Formel berechnet werden:
Untertitel:
TQ – Wärmequellentemperatur (K)
TF– Kaltquellentemperatur (K)
Aussehenebenfalls: Carnot-Maschinen
Von mir. Rafael Helerbrock