Galia yra skaliarinis fizinis dydis, išmatuotas vatų (W). Tai galima apibrėžti kaip darbo užbaigimo rodiklis kas sekundę arba kaip energijos suvartojimas per sekundę. Tarptautinės vienetų sistemos (SI) galios vienetas vatas yra lygus 1 džauliui per sekundę.
Taip pat žiūrėkite:Kas yra mechaninis darbas?
Galios ir derlingumo santrauka
galia yra normaįvariacija energijos tiekiamą ar atsisakytą energijos kiekį per tam tikrą laiką.
Galios vienetas tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) yra vatas: 1 vatas yra lygus 1 džauliui per sekundę.
Jei viena mašina sugeba atlikti tą patį darbą kaip kita per trumpesnį laiką, laikoma, kad jos galia yra didesnė nei kitos mašinos.
Sistemos efektyvumą lemia naudingos galios ir bendros galios santykis.
Vadinama sistemai nenaudinga galia potencijaišsisklaidė.
Kas yra jėga fizikoje?
galia yra fizinis dydis, naudojamas apskaičiuojant energijos suteikta arba suvartojama per laiko vienetą. Kitaip tariant, tai yra variacija energijos kaip laiko funkcija. Galia yra naudinga matuojant, kaip greitai transformuojama energijos forma atliekant a darbas.
| Mes sakome, kad mašina yra galingesnė už kitas mašinas, kai ji sugeba tai padaryti užduotis per trumpesnį laiką arba netgi atlikti didesnį skaičių užduočių tuo pačiu intervalu laikas. |
apibrėžimas potencijavidutinis pateikia atliktas darbas kaip laiko kitimo funkcija:
Paantraštė:
P - vidutinė galia (W)
τ - darbas (J)
t - laiko intervalas (-ai)
SI priimtas galios matavimo vienetas yra vatų (W), vienetas lygus džaulėužantra (J / s). Vienybė vatų buvo priimtas nuo 1882 m. kaip pagerbimo sukurtų kūrinių forma DžeimsasVatas, kurie buvo itin aktualūs kuriant garo variklius.
Fizikoje darbas yra tas energijos formos virsmo matas kitomis energijos formomis per taikymasįvienasjėga. Taigi valdžios apibrėžimas gali būti susijęs su bet koks energijos forma, pavyzdžiui: energija mechanika, energijos potencialuselektrinis ir energija terminis.
Galios apskaičiavimas
Realizuotą galią galime nustatyti pritaikydami jėgą F kad išstumia masinį kūną m per atstumą d. Žiūrėti:
Aukščiau aprašytoje situacijoje mes galime apskaičiuoti judėjimo galią apibrėždami vidutinę galią:
Tam turime prisiminti, kad darbasįvykdyta jėga F gali būti apskaičiuojama pagal šią formulę:
Paantraštė:
F - pritaikyta jėga (N)
d - nuvažiuotas atstumas (m)
θ - kampas, suformuotas tarp F ir d (º)
Sujungę dvi ankstesnes lygtis į vieną, turėsime šią lygtį, skirtą apskaičiuoti galią, susijusią su formos forma energijosbet koks:
Tais atvejais, kai taikoma jėga yra lygiagreti kūno nueitam atstumui, kampo kosinusas θ turės didžiausią vertę (cos 0º = 1). Todėl vidutinę galią galima apskaičiuoti pagal šį santykį:
Paantraštė:
v - kūno greitis (m / s)
Pagal aukščiau parodytą skaičiavimą galima apskaičiuoti galią, kuria transformuojama kūne esanti energija. Tai įmanoma, jei žinome gautos jėgos modulį, kuris turėtų būti padaugintas iš greitisvidutinis kūnas keliavo nuotoliniu būdu d. Tačiau būtina prisiminti, kad aukščiau pateiktas apibrėžimas galioja tik pastovioms F reikšmėms.
Taip pat žiūrėkite: Pratimai dėl mechaninės galios ir veikimo
→ Momentinė galia
galiaakimirksniu yra proceso metu atlikto darbo kiekio matas per labai mažą (begalinį) laiko tarpą. Todėl galime pasakyti, kad momentinė galia yra kiekio kitimo greitis darbas per laiko intervalą, kuris linkęs į nulį.
Paantraštė:
Pparaginti – momentinė galia (W)
Δτ - begalinis darbas (J)
Δt - begalinis mažiausias laiko intervalas (-ai)
Momentinė galia naudojama apskaičiuojant darbų atlikimo greitį kiekvienu momentu, o ne ilgo proceso metu. Todėl kuo trumpesni laiko intervalai Δt, tuo tikslesni matavimai potencijamomentinis.
mechaninė galia
galiamechanika yra apibrėžiamas kaip energijos formų, susijusių su valstijaįjudėjimas kūno. Mes galime apskaičiuoti judančio kūno mechaninę galią per jūsų kinetinės energijos variacijos ir tavo potencinė energija (pvz., gravitacinis ar elastingas). Vis dėlto galia, susijusi su mechaninės energijos transformacija, galioja tik sistemasišsklaidantis (kurie turi trintį), kadangi nebuvimasįtrintis ir kiti jėgosišsklaidantis, The kūnų mechaninė energija išlieka pastovi.
Pagal Darbo ir energijos teorema, galima apskaičiuoti darbo, kurį kūnas atliko kūnui, kiekį variacija duoda energijoskinetika jį gavo.
masinis kūnas m pavaizduotas žemiau esančiame paveikslėlyje, paspartina jėgos veikimas F, kurio greitis svyravo nuo v0 iki vF:
Paantraštė:
v0 - pradinis greitis (m / s)
vF - galutinis greitis (m / s)
Pagal Darbo ir energijos teorema, darbą, atliktą ant kūno, suteikia:
Paantraštė:
ΔK - kinetinės energijos kitimas (J)
K.F –galutinė kinetinė energija (J)
K.Aš -pradinė kinetinė energija (J)
m - kūno masė (kg)
Taigi, potencijamechanika susijusius su šiuo judesiu, galima apskaičiuoti naudojant šią lygtį:
Elektros energija
potencijaelektrinis tai yra svarbi priemonė, kurią būtina išanalizuoti perkant buitinę techniką. Bet kurio prietaiso elektros galia matuoja elektros energijos kiekį, kurį prietaisas sugeba paversti kitomis energijos formomis kiekvieną sekundę. Pavyzdžiui, 600 W maišytuvas gali transformuotis 600J elektros energijos kas sekundę energijoskinetika, transliacija šiluma,vibracija ir bangosskambus tavo kastuvams.
Kaip žinome, paprastai galią galima apskaičiuoti pagal atlikto darbo ir jo atlikimo metu praėjusio laiko intervalo santykį. Todėl čia naudosime apibrėžimą jėga atliekamas darbaselektrinis:
Paantraštė:
τTulžis- elektros energijos darbas (J)
ką - elektrinis apkrovos modulis (C)
ΔU - potencialų skirtumas (V)
P - elektros galia (W)
UB ir U-elektros įtampa taškuose A ir B (V)
Δt - krovinio judėjimo laiko intervalas (-ai)
i - elektros srovės modulis (A)
Elektros energija veikia taip: kai prietaisą įjungiame į lizdą, a skirtumasįpotencialus (ΔU) tarp jūsų terminalų. Kai galimas skirtumas (U) taikoma virš laidžios medžiagos, a kiekisįdarbas(τTulžis)yra atliekama apkrovoselektrinis (q) prietaiso grandinėse, dėl ko šios apkrovos juda, tai yra, jas priskiriant energijoskinetika. judėjimasišapkrovos pageidaujama kryptimi yra vadinamas grandinėelektrinis (i). potencijaelektrinis (P), savo ruožtu, yra kiekisįdarbas(τTulžis) kurį atliko kroviniai iki kiekvienasantra (t) prietaiso veikimas.
Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)
Todėl elektros energijos suvartojimą lemia potencija prie elektros tinklo prijungtų prietaisų ir jo laikas į operacija.
Be pirmiau minėtos formulės, yra variantų, kuriuos galima parašyti iš 1-asis Ohmo dėsnis. Ar jie:
Trys galimi elektros energijos skaičiavimo būdai
Paantraštė:
U - elektrinis potencialas (V)
r - elektrinė varža (Ω)
Pažiūrėktaip pat: Galia išsisklaidė rezistoriuje
→ Elektros suvartojimas
nuo sumos elektros suvartojama matuojama vienetu, vadinamu kilovatvalandė (kWh). Tai yra alternatyvus vienetas tarptautinės vienetų sistemos - džaulio - energijos vienetui. Kilovatvalandė naudojama dėl praktiškumo. Jei elektros energija būtų matuojama džauliais, jos suvartojimui išreikšti būtų skaičiai didelis ir nepraktiška.
Kilovatvalandė yra suvartotos energijos kiekis (arba darbas atliekamas) aparatu 1000W (1 kW) per laiko intervalą 1 val (3600 s). Padauginę šiuos kiekius, prieiname išvados, kad kiekvienas kilovatvalandė lygus 3.6.106 J (trysmilijonai ir šeši šimtaitūkstantisdžauliai).
Norėdami apskaičiuoti elektroninio prietaiso suvartojimą, mes paprasčiausiai padauginame jo galią iš jo veikimo laiko.
Pavyzdys
Apsvarstykite galios prietaisą, lygų 100 W (0,1 kW) kad veikia per 30 minučių per dieną (0,5 val.). kas bus tavo vartojimaskas mėnesį (30 dienų) elektros energijos?
Pagal mūsų skaičiavimus, šis prietaisas sunaudos 1,5 kWh kas mėnesį, lygiavertis 5,4.106 Dž. Jei kWh regiono išlaidų BRL 0,65, kaina, kurią reikės sumokėti mėnesio pabaigoje už šio prietaiso veikimą, bus BRL 0,97.
Pažiūrėktaip pat: Elektros generatoriai ir elektromotorinė galia
Išspręstas elektros energijos ir derlingumo pratimas
Prijungus prie grandinės, akumuliatorius, kurio elektromotorinė jėga lygi 20,0 V, o vidinė varža yra 1,0 Ω, sukuria 1,5 A elektros srovę. Atsižvelgdami į šią bateriją, nustatykite:
a) Elektrinio potencialo skirtumas, nustatytas tarp šio rezistoriaus gnybtų.
b) baterijos tiekiama elektros energija.
c) Elektros energija išsisklaido dėl vidinės baterijos varžos.
d) Šios baterijos veikimas.
Rezoliucija
Iš pradžių išvardinsime pratimo pateiktus duomenis.
Duomenys:
UT= 20,0 V - akumuliatoriaus elektromotorinė jėga arba bendras potencialas
r = 1,0 Ω - vidinė akumuliatoriaus varža
i = 1,5 A - elektros srovė
a) Norėdami nustatyti potencialų skirtumą, susidariusį tarp rezistoriaus galų, naudojame 1-ąjį Ohmo dėsnį.
Paantraštė:
UD - rezistore išsklaidyta elektros įtampa (V)
B) Baterijos tiekiamą elektros energiją galima apskaičiuoti pagal šią formulę:
Paantraštė:
UT - bendra elektros įtampa arba akumuliatoriaus elektrovara (V)
c) Apskaičiuokime rezistoriaus išsklaidytą elektros galią. Tam mes tiesiog naudojame vieną iš jau žinomų stiprumo formulių:
Paantraštė:
PD - išsklaidyta galia (W)
d) Šio generatoriaus pajamas galima apskaičiuoti naudojant santykį tarp potencijatinkamas naudoti ir potencijaviso akumuliatoriaus. Iš ankstesniuose punktuose atliktų skaičiavimų nustatėme, kad bendra akumuliatoriaus energija buvo 30 W, o jos vidinė varža išsklaidyta - 2,25 W. Todėl naudingąją galią suteikia skirtumas tarp šių dviejų galių ir jos vertė 27,75 W. Sudarydami naudingos galios ir bendros galios santykį, turėsime:
Pagal atliktą skaičiavimą, akumuliatoriaus energijos išeiga siekia 92,5%.
Termodinaminė galia
Termodinaminę galią galima apskaičiuoti nustatant kiekis į darbas kurį jų metu vykdo (arba per) dujos plėtimasis arba suspaudimasizobarinis (pastovus slėgis) tam tikrą laiką.
Taip pat galima apskaičiuoti potencija a šaltinisįšilumos susiejančios protingos ar latentinės šilumos kiekį pagal laiko intervalą.
→ Dujų atlikto darbo galia
Izobarinėse transformacijose galima nustatyti dujų tiekiamą arba duodamą galią. Norėdami tai padaryti, turime atsižvelgti į formulę, naudojamą apskaičiuojant darbastermodinaminis dalyvauja a transformacijaizobarinis:
Paantraštė:
Pr - slėgis (Pa)
Pot - galia (W)
ΔV - tūrio kitimas (m³)
Izobarinėse termodinaminėse transformacijose dujos dalį savo vidinės energijos paverčia darbu, stumdamos stūmoklį.
Pažiūrėktaip pat: Terminių mašinų istorija
→ Galia ir šiluma
Mes galime nustatyti potencija kurį tiekia liepsna arba rezistoriaus skleidžiama galia, įkaitusi dėl Jis pagamintasDžoulis kas sekundę apskaičiuojant šių šaltinių išsklaidytą šilumos kiekį. Norėdami tai padaryti, tiesiog atlikite šį skaičiavimą:
Apskaičiuoti šaltinio skleidžiamą galią šilumos, tiesiog nustatykite, ar ši šiluma yra tokio tipo jautrus (Q = mcΔT) arba tipo latentinis (Q = ml). Šie šilumai būdingi išimtinai pokyčiaiįtemperatūra ir pokyčiaiįvalstijafizikas, atitinkamai.
Spektaklis
Spektaklis tai yra svarbus kintamasis tiriant nekonservatyvias sistemas, tai yra tas, kurios sukelia energijos nuostolius, kaip ir ne idealiais mūsų kasdienio gyvenimo atvejais. Visos žinomos mašinos ir prietaisai yra sistemos, negalinčios panaudoti visos joms tiekiamos energijos. Taigi jie dalį energijos „švaisto“ kitomis mažiau naudingomis energijos formomis, tokiomis kaip šiluma,vibracija ir triukšmai.
Vienas iš bendriausių efektyvumo apibrėžimų gali būti pateiktas naudingą galią padalijus iš bendros galios, gautos per tam tikrą procesą:
Paantraštė:
η - Derlius
PU - naudingoji galia (W)
PT - bendra galia (W)
Mašinos derlius
O Derlius terminių mašinų matuoja jų energijos vartojimo efektyvumą, tai yra energijos procentą, kurį šios mašinos gali panaudoti naudingam darbui atlikti (τ). Visos šiluminės mašinos veikia panašiai: jos gauna šilumą iš karšto šaltinio (Klausimaską) ir atmesti dalį šios šilumos, išsklaidant ją į šaltą šaltinį (Klausimasf).
Mes galime apskaičiuoti Derlius bet kurios šiluminės mašinos pagal šią formulę:
Paantraštė:
η - šiluminės mašinos efektyvumas
τ - šiluminės mašinos darbas (J)
Klausimaską - karšto šaltinio atiduota šiluma (J)
Aukščiau pateiktą sąrašą galima parašyti kitu būdu. Tam mes tiesiog manome, kad naudingas darbas (τ) suteikia skirtumas tarp šilumos atiduoto šilumos kiekio šaltiniskaršta (Qką) ir išsklaidytos šilumos kiekis šaltinisšalta (QF):
Paantraštė:
KlausimasF - šalto šaltinio atiduota šiluma (J)
→ Karnotų mašinos veikimas
O ciklasįkarnotas tai termodinaminis ciklas idealu tai iš didesnisDerliusįmanoma. Taigi neįmanoma, kad šiluminė mašina veiktų tokiomis pačiomis temperatūromis kaip ir šaltiniai karšta ir šalta kurio išeiga didesnė už Karno ciklo pajamingumą.
Mašinos našumą pagal Carnot ciklą galima apskaičiuoti pagal šią formulę:
Paantraštė:
TKlausimas - karšto šaltinio temperatūra (K)
TF- šaltojo šaltinio temperatūra (K)
Pažiūrėktaip pat: Karnotų mašinos
Mano. Rafaelis Helerbrockas
