A teljesítmény skaláris fizikai mennyiség, amelyet mértek watt (W). Meghatározható a a munka befejezése minden másodpercben vagy energiafogyasztásként másodpercenként. A watt, a Nemzetközi Egységrendszer (SI) teljesítményegysége 1 joule másodpercenként.
Lásd még:Mi a mechanikus munka?
Teljesítmény és hozam összefoglalás
a hatalom az mértékban benvariáció a rendszer által adott időtartamra leadott vagy leadott energia mennyisége.
A nemzetközi mértékegység-rendszer (SI) teljesítményegysége a watt: 1 watt 1 joule másodpercenként.
Ha egy gép rövidebb idő alatt képes ugyanazt a munkát elvégezni, mint egy másik, akkor a teljesítménye nagyobbnak tekinthető, mint a másik gépé.
A rendszer hatékonyságát a hasznos teljesítmény és a teljes teljesítmény aránya adja.
A rendszer számára nem hasznos teljesítményt nevezzük potenciaszertefoszlott.
Mi az erő a fizikában?
erő egy fizikai mennyiség, amelyet a mennyiség kiszámításához használunk energia időegységenként megadva vagy elfogyasztva. Más szavakkal, ez az arány
variáció energia az idő függvényében. Az energia hasznos annak mérésére, hogy az energia egy formája milyen gyorsan alakul át a munka.| Azt mondjuk, hogy egy gép erősebb, mint a többi gép, ha képes ugyanerre feladat rövidebb idő alatt, vagy akár nagyobb számú feladatot is elvégezhet ugyanabban az intervallumban idő. |
meghatározása potenciaátlagos az elvégzett munka az időváltozás függvényében adja:
Felirat:
P - átlagos teljesítmény (W)
τ - munka (J)
t - időintervallum (ok)
Az SI által elfogadott teljesítménymérési egység a watt (W), egység egyenértéke joulepermásodik (J / s). Az egység watt által kifejlesztett művek tisztelgésének egyik formája 1882-től került elfogadásra JamesWatt, amelyek rendkívül relevánsak voltak a gőzgépek fejlesztése szempontjából.
A fizikában a munka az energiaforma átalakulásának mértéke az energia más formáiban a Alkalmazásban benegyerő. Így a hatalom meghatározása összefüggésben lehet Bármi energiaforma, például: energia mechanika, energia lehetségeselektromos és energia termikus.
Teljesítményszámítás
Erő alkalmazásával meghatározhatjuk a megvalósult erőt F amely kiszorítja a tömeges testet m távolról d. Néz:
A fent leírt helyzetben kiszámíthatjuk a mozgás teljesítményét az átlagos teljesítmény meghatározásával:
Ehhez emlékeznünk kell arra, hogy a munkateljesített az F erő a következő képlet segítségével számítható ki:
Felirat:
F - alkalmazott erő (N)
d - megtett távolság (m)
θ - F és d között kialakított szög (º)
A két előző egyenletet egybe egyesítve a következő egyenletet kapjuk meg a formájához kapcsolódó teljesítmény kiszámításához energiaBármi:
Olyan esetekben, amikor az alkalmazott erő párhuzamos a test által megtett távolsággal, a szög koszinusa θ maximális értéke lesz (cos 0º = 1). Ezért az átlagos teljesítmény a következő összefüggés alapján számítható ki:
Felirat:
v - testsebesség (m / s)
A fent bemutatott számítás szerint kiszámítható az a teljesítmény, amellyel a testben lévő energia átalakul. Ez akkor lehetséges, ha tudjuk a kapott erő modulusát, amelyet meg kell szorozni a sebességátlagos a test egy távú pályán utazott d. Emlékeztetni kell azonban arra, hogy a fent bemutatott definíció csak F állandó értékekre érvényes.
Lásd még: Gyakorlatok a mechanikai teljesítményről és teljesítményről
→ Azonnali teljesítmény
erőazonnali a folyamat során nagyon kis (végtelenül kicsi) időtartam alatt végzett munka mennyiségének mértéke. Mondhatjuk tehát, hogy a pillanatnyi teljesítmény a mennyiség változásának sebessége munka nullára hajló időintervallum alatt.
Felirat:
Psürgetni – pillanatnyi teljesítmény (W)
Δτ - végtelen kis munka (J)
Δt - végtelen kis időintervallum (ok)
A pillanatnyi teljesítményt használják az egyes pillanatokban elvégzett munka sebességének kiszámítására, nem pedig egy hosszú folyamat során. Ezért minél rövidebbek az Δt időintervallumok, annál pontosabbak a mérések potenciaazonnali.
mechanikai erő
erőmechanika - vel definiált energiaformák változásának sebessége állapotban benmozgalom egy test. Kiszámíthatjuk a mozgó test mechanikai teljesítményét a kinetikus energiájának variációi és a tiéd helyzeti energia (például gravitációs vagy rugalmas). A mechanikai energia átalakításával járó teljesítmény azonban csak a rendszerekdisszipatív (amelyek súrlódással rendelkeznek), mivel, a hiányban bensúrlódás és mások erőkdisszipatív, A a testek mechanikai energiája állandó marad.
Alapján Munka-energia tétel, kiszámítható a test által a variáció ad energiakinetika általa megszerzett.
a tömegtest m amelyet az alábbi ábra szemléltet, egy erő hatása felgyorsítja F, amelynek sebessége változott v0 amíg vF:
Felirat:
v0 - kezdeti sebesség (m / s)
vF - végsebesség (m / s)
Alapján Munka-energia tétel, a testen végzett munkát a következők adják:
Felirat:
ΔK - kinetikus energia variáció (J)
KF –végső kinetikus energia (J)
KÉn -kezdeti kinetikus energia (J)
m - testtömeg (kg)
Így a potenciamechanika ehhez a mozgáshoz kapcsolódóan a következő egyenlet segítségével lehet kiszámítani:
Elektromos energia
A potenciaelektromos ez egy fontos intézkedés, amelyet elemezni kell a háztartási készülék vásárlásakor. Bármely eszköz elektromos teljesítménye azt méri, hogy az eszköz mennyi elektromos energiát képes másodpercenként más energiává átalakítani. Például egy 600 W-os keverő képes átalakulni 600J másodpercenként energiakinetika, műsorszórás hő,rezgés és hullámokzengzetes lapátjaihoz.
Mint tudjuk, általában a teljesítmény kiszámítható az elvégzett munka és a teljesítése során eltelt időintervallum aránya alapján. Ezért itt fogjuk használni a erőszakkal végzett munkaelektromos:
Felirat:
τEpe- elektromos munka (J)
mit - elektromos terhelési modul (C)
ΔU - potenciálkülönbség (V)
P - elektromos teljesítmény (W)
UB és UA -elektromos feszültség az A és B pontokban (V)
Δt - a terhelés mozgásának időintervalluma (i)
én - elektromos áram modul (A)
Az elektromos áram a következőképpen működik: amikor egy készüléket bedugunk az aljzatba, a különbségban benlehetséges (ΔU) a terminálok között. Amikor egy potenciális különbség (U) egy vezető anyagra alkalmazzák, a a mennyiségban benmunka(τEpe)készül a terhelésekelektromos (q) az eszköz áramköreiben, ami ezeket a terheléseket megmozgatja, vagyis hozzárendeli őket energiakinetika. A mozgalomaterhelések előnyben részesített irányba hívják láncelektromos (i). A potenciaelektromos (P)viszont a mértéke a mennyiségban benmunka(τEpe) amelyet a terhelések hajtottak végre minden egyesmásodik (t) az eszköz működése.
A villamos energia felhasználását tehát a potencia elektromos hálózathoz csatlakoztatott készülékek idő ban ben művelet.
A fent említett képleten kívül vannak olyan variációk, amelyek a 1. ohmi törvény. Vannak:
Az elektromos teljesítmény kiszámításának három lehetséges módja
Felirat:
U - elektromos potenciál (V)
r - elektromos ellenállás (Ω)
Nézis: Az áram egy ellenállásban oszlott el
→ Villamosenergia-fogyasztás
az összeg a elektromosság az elfogyasztott egységet az úgynevezett kilowattóra (kWh). Ez egy alternatív egység a nemzetközi egységrendszer, a joule energiaegységéhez képest. A kilowattórát praktikussága miatt használják. Ha az áramot joule-ban mérnék, a fogyasztás kifejezésére használt számok lennének hatalmas és nem praktikus.
A kilowattóra az elfogyasztott energia mennyisége (vagy a munka által végrehajtott) készülék 1000W (1 kW) a 1h (3600 s). Ezeket a mennyiségeket megsokszorozva arra a következtetésre jutunk, hogy mindegyik kilowattóra egyenlő 3.6.106 J (hárommilliókat és hatszázezerjoule).
Egy elektronikus eszköz fogyasztásának kiszámításához egyszerűen megszorozzuk annak teljesítményét a működési idővel.
Példa
Tekintsünk egy egyenlő teljesítményű készüléket 100 W (0,1 kW) hogy működik Napi 30 perc (0,5 óra). mi lesz a tied fogyasztáshavonta (30 nap) áramot?
Számításunk szerint ez az eszköz fogyasztani fog 1,5 kWh havonta, ennek megfelelője 5,4.106 J. Ha a kWh a régió költségeinek 0,65 BRL, az eszköz üzemeltetéséért a hónap végén fizetendő ár lesz BRL 0,97.
Nézis: Villamos generátorok és elektromotoros energia
Az elektromos teljesítmény és a hozam megoldása
Áramkörhöz csatlakoztatva az akkumulátor 20,0 V egyenértékű elektromotoros erővel és 1,0 Ω belső ellenállással 1,5 A elektromos áramot eredményez. Ehhez az akkumulátorhoz határozza meg:
a) Az ellenállás kivezetései között megállapított elektromos potenciálkülönbség.
b) Az akkumulátor által biztosított elektromos áram.
c) Az akkumulátor belső ellenállása által elvezetett elektromos teljesítmény.
d) Az akkumulátor teljesítménye.
Felbontás
Kezdetben felsoroljuk a gyakorlat által nyújtott adatokat.
Adat:
UT= 20,0 V - az akkumulátor elektromotoros ereje vagy teljes potenciálja
r = 1,0 Ω - az akkumulátor belső ellenállása
én = 1,5 A - elektromos áram
a) Az ellenállás végei között kialakult potenciálkülönbség meghatározásához Ohm 1. törvényét használjuk.
Felirat:
UD - Az ellenállásban eloszlott elektromos feszültség (V)
B) Az akkumulátor által szolgáltatott elektromos teljesítmény kiszámítható az alábbi képlettel:
Felirat:
UT - a teljes elektromos feszültség vagy az akkumulátor elektromotoros ereje (V)
c) Számítsuk ki az ellenállás által elvezetett elektromos teljesítményt! Ehhez csak a már ismert egyik potenciaképletet használjuk:
Felirat:
PD - szórt teljesítmény (W)
d) Ennek a generátornak a jövedelme kiszámítható a potenciahasználható és a potenciateljes az akkumulátor. Az előző tételekben elvégzett számítások alapján megállapítottuk, hogy az akkumulátor által szolgáltatott teljes teljesítmény 30 W, míg a belső ellenállása által elvezetett teljesítmény 2,25 W. Ezért a használható teljesítményt a két teljesítmény közötti különbség adja, és értéke 27,75 W. A felhasználható teljesítmény és a teljes teljesítmény arányának megteremtésével:
Az elvégzett számítás szerint az akkumulátor energiahozama 92,5%.
Termodinamikai erő
A termodinamikai teljesítmény kiszámítható a a mennyiség ban ben munka amelyet egy gáz hajt végre (vagy meghalad) annak során terjeszkedés vagy tömörítésizobár (állandó nyomás) egy ideig.
Lehetőség van a potencia a forrásban benhő az időintervallum által kibocsátott érzékeny vagy látens hő mennyiségének összefüggése.
→ A gáz által végzett munka ereje
Izobáros átalakításokban meg lehet határozni a gáz által szolgáltatott vagy átvitt teljesítményt. Ehhez figyelembe kell vennünk a munkatermodinamikus részt vesz a átalakításizobár:
Felirat:
Pr - nyomás (Pa)
Pot - teljesítmény (W)
ΔV - térfogatváltozás (m³)
Izobáros termodinamikai átalakulások esetén a gáz belső dugójának egy részét dugattyú tolásával munkává alakítja.
Nézis: A hőgépek története
→ Teljesítmény és hő
Meg tudjuk határozni a potencia a láng vagy az ellenállás által kibocsátott teljesítmény által szolgáltatott energia KészültJoule az ezen források által másodpercenként elvezetett hőmennyiség kiszámításával. Ehhez egyszerűen végezze el a következő számítást:
A forrás által kibocsátott teljesítmény kiszámításához hő, csak állapítsa meg, hogy ez a hő típusa-e érzékeny (Q = mcΔT) vagy típusú rejtett (Q = ml). Ezek a melegek kizárólag a változtatásokban benhőfok és a változtatásokban benállapotfizikus, illetőleg.
Teljesítmény
Teljesítmény fontos változó a nem konzervatív rendszerek tanulmányozásához, vagyis azokhoz, amelyek energiaveszteséget mutatnak, mint a mindennapi életünk nem ideális eseteiben. Minden olyan gép és eszköz, amelyről ismerünk, olyan rendszerek, amelyek nem képesek kiaknázni a hozzájuk juttatott teljes energiát. Így az erő egy részét más kevésbé hasznos energiaformákba "pazarolják", mint pl hő,rezgés és zajok.
A hatékonyság egyik legáltalánosabb meghatározása úgy adható meg, hogy a hasznos teljesítményt elosztjuk az összes folyamat során kapott teljes teljesítménnyel:
Felirat:
η - Hozam
PU - hasznos teljesítmény (W)
PT - teljes teljesítmény (W)
Egy gép hozama
O Hozam a hőgépek mérik energiahatékonyságukat, vagyis az energia százalékát, amelyet ezek a gépek hasznos munkára képesek használni (τ). Valamennyi hőgép hasonló módon működik: forró forrásból kap hőt (Qmit), és utasítsa el a hő egy részét, hideg forrásba juttatva (Qf).
Kiszámíthatjuk a Hozam bármely hőkezelő gépre az alábbi képlettel:
Felirat:
η - a termikus gép hatékonysága
τ - a hőgép munkája (J)
Qmit - a forró forrás által leadott hő (J)
A fenti lista más módon is megírható. Ehhez csak azt feltételezzük, hogy a hasznos munka (τ) által adva különbség által leadott hőmennyiség között forrásforró (Qmit) és a hőre jutó hőmennyiség forráshideg (QF):
Felirat:
QF - a hideg forrás által leadott hő (J)
→ Carnot gép teljesítménye
O ciklusban bencarnot ez egy termodinamikai ciklus ideál ból van nagyobbHozamlehetséges. Így nem lehetséges, hogy egy hőgép működjön ugyanazon hőmérsékleten, mint a források forró és hideg a Carnot-ciklus hozamánál nagyobb hozammal.
A gép teljesítménye a Carnot-ciklus alapján a következő képlet segítségével számolható:
Felirat:
TQ - forró forrás hőmérséklete (K)
TF- hideg forrás hőmérséklete (K)
Nézis: Carnot Machines
Általam. Rafael Helerbrock
