Teho on skalaarinen fyysinen suuruus mitattuna wattia (W). Se voidaan määritellä työn valmistumisaste sekunnin välein tai virrankulutuksena sekunnissa. Kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) tehoyksikkö watti on 1 joulea sekunnissa.
Katso myös:Mikä on mekaaninen työ?
Teho ja tuotto-yhteenveto
voima on korkosisäänvaihtelu järjestelmän toimittama tai luovuttama energiamäärä tietyn ajanjakson ajan.
Kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) tehoyksikkö on watti: 1 watti on 1 joule sekunnissa.
Jos yksi kone pystyy tekemään saman työn kuin toinen lyhyemmässä ajassa, sen tehon katsotaan olevan suurempi kuin toisen koneen.
Järjestelmän tehokkuus saadaan hyötysuhteen ja kokonaistehon välisestä suhteesta.
Tehoa, josta ei ole hyötyä järjestelmälle, kutsutaan tehohajaantunut.
Mikä on voima fysiikassa?
teho on fyysinen määrä, jota käytetään laskettaessa energiaa myönnetään tai kulutetaan aikayksikköä kohti. Toisin sanoen, se on vaihtelu energian ajan funktiona. Teho on hyödyllinen mittaamaan kuinka nopeasti energiamuoto muuttuu suorittamalla a työ.
| Sanomme, että kone on tehokkaampi kuin muut koneet, kun se pystyy tekemään saman tehtävää lyhyemmässä ajassa tai jopa suorittaa enemmän tehtäviä samalla aikavälillä aika. |
määritelmä tehokeskiverto saadaan suoritetusta työstä vaihtelun funktiona:
Alaotsikko:
P - keskimääräinen teho (W)
τ - työ (J)
t - aikaväli (t)
SI: n hyväksymä tehonmittausyksikkö on wattia (W), yksikkö vastaa joulepertoinen (J / s). Ykseys wattia otettiin käyttöön vuodesta 1882 kunnioittamisen muodossa JamesWatti, jotka olivat erittäin merkityksellisiä höyrykoneiden kehityksen kannalta.
Fysiikassa työ on energiamuodon muutoksen mitta muissa energiamuodoissa sovellussisäänyksivahvuus. Siten vallan määritelmä voi liittyä minkä tahansa energiamuoto, kuten: energia mekaniikka, energiaa potentiaaliasähköinen ja energiaa lämpö.
Tehon laskenta
Voimme määrittää toteutuneen voiman soveltamalla voimaa F joka syrjäyttää massakappaleen m matkan päästä d. Katsella:
Edellä kuvatussa tilanteessa voimme laskea liikkeen voiman määrittelemällä keskimääräisen tehon:
Siksi meidän on muistettava, että työsaavutettu voimalla F voidaan laskea seuraavalla kaavalla:
Alaotsikko:
F - kohdistettu voima (N)
d - kuljettu matka (m)
θ - kulma, joka muodostuu F: n ja d: n väliin (º)
Yhdistämällä kaksi edellistä yhtälöä yhdeksi, meillä on seuraava yhtälö muodon muotoon liittyvän tehon laskemiseksi energiaaminkä tahansa:
Tapauksissa, joissa kohdistettu voima on yhdensuuntainen kehon kulkeman matkan kanssa, kulman kosini θ on suurin arvo (cos 0º = 1). Siksi keskimääräinen teho voidaan laskea seuraavasta suhteesta:
Alaotsikko:
v - kehon nopeus (m / s)
Edellä esitetyn laskelman mukaan on mahdollista laskea teho, jolla kehossa oleva energia muuttuu. Tämä on mahdollista, jos tiedämme tuloksena olevan voiman moduulin, joka on kerrottava nopeuskeskiverto keho kulki matkan aikana d. On kuitenkin muistettava, että edellä esitetty määritelmä on voimassa vain F: n vakioarvoille.
Katso myös: Harjoitukset mekaaniselle voimalle ja suorituskyvylle
→ Välitön teho
tehovälitön on prosessissa tehdyn työn määrän mitta hyvin pienellä (äärettömän pienellä) aikavälillä. Voimme siis sanoa, että hetkellinen teho on määrän muutosnopeus työ ajanjaksolla, joka taipuu nollaan.
Alaotsikko:
Phalu – hetkellinen teho (W)
Δτ - äärettömän pieni työ (J)
Δt - ääretön pieni aikaväli (t)
Välitöntä tehoa käytetään laskemaan nopeus, jolla työ tehdään kullakin hetkellä, ei pitkän prosessin aikana. Siksi mitä lyhyemmät aikavälit Δt, sitä tarkemmat mittaukset tehohetkellinen.
mekaaninen teho
tehomekaniikka on määritelty energiamuotojen muutosnopeudeksi osavaltiosisäänliike ruumiin. Voimme laskea liikkuvan kappaleen mekaanisen voiman kineettisen energian vaihtelut ja sinun Mahdollinen energia (esimerkiksi painovoimainen tai joustava). Mekaanisen energian muutokseen liittyvä teho pätee kuitenkin vain järjestelmäthajottava (joilla on kitkaa), koska poissaolosisäänkitka ja muut voimathajottava, kappaleiden mekaaninen energia pysyy vakiona.
Mukaan Työ-energia-lause, on mahdollista laskea työn määrä, jonka keho käyttää vaihtelu antaa energiaakinetiikka jonka hän on saanut.
massakeho m Alla olevassa kuvassa esitetty nopeutuu voiman vaikutuksella F, jonka nopeus vaihteli v0 siihen asti kun vF:
Alaotsikko:
v0 - alkunopeus (m / s)
vF - lopullinen nopeus (m / s)
Mukaan Työ-energia-lause, keholle suoritetun työn antaa:
Alaotsikko:
ΔK - kineettisen energian vaihtelu (J)
KF –lopullinen kineettinen energia (J)
KMinä -alkukineettinen energia (J)
m - ruumiin massa (kg)
Siten tehomekaniikka tähän liikkeeseen liittyvät voidaan laskea seuraavalla yhtälöllä:
Sähkövoima
THE tehosähköinen se on tärkeä toimenpide, joka on analysoitava ostettaessa kodinkoneita. Minkä tahansa laitteen sähköteho mittaa sähköenergian määrän, jonka laite pystyy muuntamaan muiksi energiamuodoiksi sekunnissa. Esimerkiksi 600 W: n tehosekoitin pystyy muuntumaan 600J sähköä joka sekunti energiaakinetiikka, lähetys lämpö,tärinä ja aaltojaäänekäs lapioihisi.
Kuten tiedämme, teho voidaan yleensä laskea suoritetun työn ja suorituksen aikana kuluneen aikavälin välisen suhteen avulla. Siksi käytämme tässä määritelmää väkivallalla tehty työsähköinen:
Alaotsikko:
τGall- sähköteho (J)
mitä - sähkökuormamoduuli (C)
ΔU - potentiaaliero (V)
P - sähköteho (W)
UB ja U-sähköjännite pisteissä A ja B (V)
Δt - kuorman liikkeen aikaväli (t)
i - sähkövirta (A)
Sähkövirta toimii seuraavasti: Kun kytket laitteen pistorasiaan, a erosisäänpotentiaalia (ΔU) päätelaitteidesi välillä. Kun potentiaalinen ero (U) levitetään johtavan materiaalin päälle, a määräsisääntyö(τGall)suoritetaan kuormiasähköinen (q) laitteen piireissä, mikä saa nämä kuormat liikkumaan eli osoittamaan ne energiaakinetiikka. THE liikenkuormia edulliseen suuntaan kutsutaan ketjusähköinen (i). THE tehosähköinen (P)puolestaan on mittari määräsisääntyö(τGall) joka suoritettiin kuormille kukintoinen (t) laitteen käyttö.
Sähkön kulutus määräytyy siis teho sähköverkkoon kytkettyjen laitteiden ja sen kautta aika sisään operaatio.
Edellä mainitun kaavan lisäksi on olemassa muunnelmia, jotka voidaan kirjoittaa 1. Ohmin laki. Ovatko he:
Kolme mahdollista tapaa laskea sähköteho
Alaotsikko:
U - sähköpotentiaali (V)
r - sähköinen vastus (Ω)
Katsomyös: Teho hävisi vastuksessa
→ Sähkön kulutus
määrä sähköä kulutus mitataan yksikössä, jota kutsutaan kilowattitunti (kWh). Tämä on vaihtoehtoinen yksikkö kansainvälisen yksikköjärjestelmän, joulen, energiayksikölle. Kilowattituntia käytetään sen käytännöllisyyden vuoksi. Jos sähkö mitattaisiin jouleina, sen kulutuksen ilmaisemiseen käytetyt numerot olisivat valtava ja epäkäytännöllistä.
Kilowattitunti on kulutetun energian määrä (tai työ suoritettu) laitteella 1000W (1 kW) ajanjakson aikana 1h (3600 s). Kerrotaan nämä määrät, tulemme siihen tulokseen, että kukin kilowattitunti on 3.6.106 J (kolmemiljoonia ja kuusisataatuhatjoulea).
Elektronisen laitteen kulutuksen laskemiseksi kerrotaan yksinkertaisesti sen teho sen käyttöajalla.
Esimerkki
Harkitse laitetta, jonka teho on yhtä suuri kuin 100 W (0,1 kW) joka toimii aikana 30 minuuttia päivässä (0,5 h). mikä tulee olemaan sinun kulutuskuukausittain (30 päivää) sähköä?
Laskelmamme mukaan tämä laite kuluttaa 1,5 kWh kuukausittain, vastaa 5,4.106 J. Jos kWh alueen kustannuksista BRL 0,65, hinta, joka maksetaan kuukauden lopussa tämän laitteen käytöstä BRL 0,97.
Katsomyös: Sähkögeneraattorit ja sähkömoottori
Ratkaistu sähkön ja tuotto
Piiriin kytkettynä akku, jonka sähkömoottorivoima on 20,0 V ja sisäinen vastus 1,0 Ω, tuottaa 1,5 A. Määritä tämän akun suhteen:
a) Tämän vastuksen liittimien välillä määritetty sähköinen potentiaaliero.
b) Akun syöttämä sähkövirta.
c) Akun sisäisen vastuksen aiheuttama sähkövirta.
d) Tämän akun suorituskyky.
Resoluutio
Aluksi luetellaan harjoituksen antamat tiedot.
Tiedot:
UT= 20,0 V - akun sähkömoottori tai kokonaispotentiaali
r = 1,0 Ω - sisäinen paristovastus
i = 1,5 A - sähkövirta
a) Vastuksen päiden välille muodostuneen potentiaalieron määrittämiseksi käytämme ohmin 1. lakia.
Alaotsikko:
UD. - Vastuksen haihtunut sähköjännite (V)
B) Akun syöttämä sähköteho voidaan laskea seuraavalla kaavalla:
Alaotsikko:
UT - kokonaisjännite tai akun sähkömoottori (V)
c) Laske vastuksen hajauttama sähköteho. Tätä varten käytämme vain yhtä jo tunnetuista potentiaalikaavoista:
Alaotsikko:
PD. - hajautettu teho (W)
d) Tämän generaattorin tulot voidaan laskea käyttämällä tehokäyttökelpoinen ja tehokaikki yhteensä akun. Edellisissä kohdissa suoritettujen laskelmien perusteella päätimme, että akun antama kokonaisvirta oli 30 W, kun taas sen sisäisen vastuksen haihtu teho oli 2,25 W. Siksi käyttökelpoinen teho saadaan näiden kahden voiman välisestä erosta, ja sen arvo on 27,75 W. Tekemällä käyttökelpoisen tehon ja kokonaistehon välinen suhde, meillä on:
Suoritetun laskelman mukaan akun energiantuotto on 92,5%.
Termodynaaminen voima
Termodynaaminen teho voidaan laskea määrittämällä määrä sisään työ joka suoritetaan kaasulla (tai yli) sen aikana laajentuminen tai puristusisobaarinen (vakiopaine) tietyn ajan.
On myös mahdollista laskea teho a lähdesisäänlämpöä suhteessa aikaansaadun järkevän tai piilevän lämmön määrä aikavälin mukaan.
→ Kaasun tekemän työn teho
Isobaarimuunnoksissa on mahdollista määrittää kaasun syöttämä tai siirtämä teho. Tätä varten meidän on otettava huomioon kaava, jota käytetään laskettaessa työtermodynaaminen mukana a muutosisobaarinen:
Alaotsikko:
Pr - paine (Pa)
Po t - teho (W)
ΔV - tilavuuden vaihtelu (m³)
Isobaarisissa termodynaamisissa muunnoksissa kaasu muuntaa osan sisäisestä energiastaan työksi työntämällä mäntää.
Katsomyös: Lämpökoneiden historia
→ Teho ja lämpö
Voimme määrittää teho - syöttää liekki tai vastuksen aiheuttama teho Se on tehtyJoule laskemalla näiden lähteiden hukkaama lämpömäärä sekunnissa. Tee näin tekemällä seuraava laskenta:
Lähteen lähettämän tehon laskeminen lämpöä, määritä vain, onko tämä lämpö tyyppiä herkkä (Q = mcΔT) tai tyyppiä piilevä (Q = ml). Nämä lämmöt esiintyvät yksinomaan muutoksiasisäänlämpötila ja muutoksiasisäänosavaltiofyysikko, vastaavasti.
Esitys
Esitys se on tärkeä muuttuja tutkimalla ei-konservatiivisia järjestelmiä, toisin sanoen sellaisia, jotka aiheuttavat energiahäviöitä, kuten jokapäiväisen elämämme ei-ihanteellisissa tapauksissa. Kaikki tunnetut koneet ja laitteet ovat järjestelmiä, jotka eivät kykene hyödyntämään kaikkea heille toimitettua virtaa. Siten he "tuhlaavat" osan voimasta muihin vähemmän hyödyllisiin energiamuotoihin, kuten lämpö,tärinä ja ääniä.
Yksi yleisimmistä tehokkuuden määritelmistä voidaan antaa jakamalla hyödyllinen teho jonkin prosessin aikana vastaanotetulla kokonaisteholla:
Alaotsikko:
η - Tuotto
PU - hyötyteho (W)
PT - kokonaisteho (W)
Koneen tuotto
O Saanto lämpökoneiden määrä mittaa niiden energiatehokkuutta, eli prosenttiosuutta energiasta, jonka nämä koneet voivat käyttää hyödyllisen työn suorittamiseen (τ). Kaikki lämpökoneet toimivat samalla tavalla: ne saavat lämpöä kuumasta lähteestä (Qmitä) ja hylkää osa lämmöstä, johtamalla se kylmään lähteeseenQf).
Voimme laskea Saanto minkä tahansa lämpökoneen seuraavasta kaavasta:
Alaotsikko:
η - lämpökoneen hyötysuhde
τ - lämpökoneen työ (J)
Qmitä - kuuman lähteen luovuttama lämpö (J)
Yllä oleva luettelo voidaan kirjoittaa toisella tavalla. Tätä varten oletamme vain, että hyödyllinen työ (τ) antaa ero lämmön määrän välillä lähdekuuma (Qmitä) ja lämpöenergian hajaantuminen lähdekylmä (QF):
Alaotsikko:
QF - kylmälähteen luovuttama lämpö (J)
→ Carnot-koneen suorituskyky
O syklisisääncarnot se on termodynaaminen sykli ihanteellinen se on lähtöisin suurempiSaantomahdollista. Siksi ei ole mahdollista saada lämpökone toimimaan samoissa lämpötiloissa kuin lähteet kuuma ja kylmä tuotolla, joka on suurempi kuin Carnot-syklin tuotto.
Koneen suorituskyky Carnot-syklin perusteella voidaan laskea seuraavalla kaavalla:
Alaotsikko:
TQ - kuuman lähteen lämpötila (K)
TF- kylmälähteen lämpötila (K)
Katsomyös: Carnot-koneet
Minun luona. Rafael Helerbrock