Moc jest skalarną wielkością fizyczną mierzoną w waty (W). Można go zdefiniować jako wskaźnik ukończenia pracy co sekundę lub jako zużycie energii na sekundę. Wat, jednostka mocy Międzynarodowego Układu Jednostek (SI), równa się 1 dżulowi na sekundę.
Zobacz też:Co to jest praca mechaniczna?
Podsumowanie mocy i wydajności
moc jest oceniaćwzmiana ilość energii dostarczonej lub oddanej przez system w określonym czasie.
Jednostką mocy w międzynarodowym układzie jednostek (SI) jest wat: 1 wat to 1 dżul na sekundę.
Jeśli jedna maszyna jest w stanie wykonać tę samą pracę co inna w krótszym czasie, jej moc jest uważana za większą niż drugiej maszyny.
Sprawność systemu określa stosunek mocy użytecznej do mocy całkowitej.
Moc nieprzydatna dla systemu nazywa się mochulaszczy.
Czym jest władza w fizyce?
moc to wielkość fizyczna używana do obliczenia ilości amount energia przyznane lub zużyte na jednostkę czasu. Innymi słowy, to tempo rate zmiana energii w funkcji czasu. Moc jest przydatna do pomiaru, jak szybko forma energii jest przekształcana poprzez wykonanie praca.
| Mówimy, że maszyna jest potężniejsza od innych maszyn, kiedy jest w stanie zrobić to samo zadanie w krótszym czasie lub nawet wykonać większą liczbę zadań w tym samym przedziale czasu czas. |
definicja mocśredni wyrażona jest przez pracę wykonaną w funkcji zmienności czasu:
Podtytuł:
P – moc średnia (W)
τ – praca (J)
t - Interwały czasowe)
Jednostką pomiaru mocy przyjętą przez SI jest wat (W), jednostka równoważna dżulzadruga (J/s). Jedność wat została przyjęta od 1882 roku jako forma hołdu dla prac opracowanych przez JamesWat, które były niezwykle istotne dla rozwoju silników parowych.
W fizyce praca jest miara przemiany formy energetycznej w innych formach energii poprzez podaniewjedensiła. Zatem definicja władzy może być powiązana z: każdy forma energii, taka jak: energia mechanika, energia potencjałelektryczny i energia termiczny.
Obliczanie mocy
Możemy określić moc realizowaną przez przyłożenie siły fa która wypiera ciało masowe mi z dystansu re. Zegarek:
W sytuacji opisanej powyżej możemy obliczyć moc ruchu definiując moc średnią:
W tym celu musimy pamiętać, że pracaznakomity przez siłę F można obliczyć za pomocą następującego wzoru:
Podtytuł:
fa – przyłożona siła (N)
re – pokonany dystans (m)
θ – kąt utworzony pomiędzy F i d (º)
Łącząc dwa poprzednie równania w jedno, otrzymamy następujące równanie do obliczenia mocy związanej z postacią energiakażdy:
W przypadkach, w których przyłożona siła jest równoległa do odległości przebytej przez ciało, cosinus kąta θ będzie miał swoją maksymalną wartość (cos 0º = 1). Dlatego moc średnią można obliczyć z zależności:
Podtytuł:
v – prędkość ciała (m/s)
Zgodnie z powyższym obliczeniem można obliczyć moc, z jaką transformowana jest energia obecna w ciele. Jest to możliwe, jeśli znamy moduł siły wynikowej, który należy pomnożyć przez prędkośćśredni pokonywany przez ciało na dystansie re. Należy jednak pamiętać, że przedstawiona powyżej definicja obowiązuje tylko dla stałych wartości F.
Zobacz też: Ćwiczenia dotyczące mocy i wydajności mechanicznej
→ Natychmiastowa moc
mocnatychmiastowy jest miarą ilości pracy wykonanej w procesie w bardzo małym (nieskończonym) przedziale czasu. Możemy zatem powiedzieć, że moc chwilowa to tempo zmian wielkości praca w przedziale czasu, który dąży do zera.
Podtytuł:
Ppopęd – moc chwilowa (W)
Δτ – nieskończenie mała praca (J)
t – nieskończenie małe przedziały czasu
Moc chwilowa służy do obliczania szybkości, z jaką praca jest wykonywana w każdej chwili, a nie podczas długiego procesu. Dlatego im krótsze przedziały czasu Δt, tym dokładniejsze pomiary mocnatychmiastowy.
moc mechaniczna
mocmechanika definiuje się jako szybkość zmian form energii związanych z stanwruch ciała. Możemy obliczyć moc mechaniczną poruszającego się ciała poprzez zmiany twojej energii kinetycznej i twojego energia potencjalna (na przykład grawitacyjne lub elastyczne). Moc związana z transformacją energii mechanicznej dotyczy jednak tylko systemyrozpraszający (które mają tarcie), ponieważ w brakwtarcie i inni siłyrozpraszający, energia mechaniczna ciał pozostaje stała.
Według Twierdzenie o pracy i energii, można obliczyć ilość pracy włożonej w ciało przez zmiana daje energiakinetyka uzyskane przez niego.
ciało masowe mi pokazane na poniższym rysunku jest przyspieszane działaniem siły fa, którego prędkość wahała się od v0 aż do vfa:
Podtytuł:
v0 – prędkość początkowa (m/s)
vfa – prędkość końcowa (m/s)
Według Twierdzenie o pracy i energii, pracę wykonaną na ciele podaje:
Podtytuł:
K – zmienność energii kinetycznej (J)
Kfa –końcowa energia kinetyczna (J)
KJA -początkowa energia kinetyczna (J)
mi – masa ciała (kg)
Więc mocmechanika związane z tym ruchem można obliczyć za pomocą następującego równania:
Energia elektryczna
TEN mocelektryczny jest to ważny środek, który należy przeanalizować przy zakupie sprzętu gospodarstwa domowego. Moc elektryczna dowolnego urządzenia mierzy ilość energii elektrycznej, którą urządzenie jest w stanie przekształcić w inne formy energii w ciągu sekundy. Na przykład blender o mocy 600 W może się przekształcać 600J energii elektrycznej co sekundę w energiakinetyka, nadawanie ciepło,wibracja i faledźwięczny dla twoich łopat.
Jak wiemy, ogólnie moc można obliczyć poprzez stosunek wykonanej pracy do czasu, jaki upłynął podczas jej wykonywania. Dlatego użyjemy tutaj definicji praca wykonywana siłąelektryczny:
Podtytuł:
τŻółć– praca energii elektrycznej (J)
co – moduł obciążenia elektrycznego (C)
U – różnica potencjałów (V)
P – moc elektryczna (W)
Ub i U-napięcie elektryczne w punktach A i B (V)
t – przedział(y) czasu ruchu ładunku
ja – moduł prądowy (A)
Energia elektryczna działa w następujący sposób: kiedy podłączamy urządzenie do gniazdka, a różnicawpotencjał (U) między terminalami. Kiedy potencjalna różnica (U) nakłada się na materiał przewodzący, a ilośćwpraca(τŻółć)jest wykonywany na masaelektryczny (q) w obwodach urządzenia, powodując ruch tych obciążeń, czyli przypisując je energiakinetyka. TEN ruchzmasa w preferowanym kierunku nazywa się łańcuchelektryczne (i). TEN mocelektryczny (P)z kolei jest miarą ilośćwpraca(τŻółć) która została przeprowadzona przez ładunki do każdydruga (t) działanie urządzenia.
Zużycie energii elektrycznej jest zatem określane przez by moc urządzeń podłączonych do sieci elektrycznej i przez jej czas w operacja.
Oprócz powyższej formuły istnieją wariacje, które można zapisać na podstawie Pierwsze prawo Ohma. Czy oni są:
Trzy możliwe sposoby obliczania mocy elektrycznej
Podtytuł:
U – potencjał elektryczny (V)
r – rezystancja elektryczna (Ω)
Popatrzrównież: Moc rozpraszana w rezystorze
→ Zużycie energii elektrycznej
ilość Elektryczność zużycie jest mierzone w jednostce zwanej kilowatogodzina (kWh). Jest to jednostka alternatywna do jednostki energii międzynarodowego układu miar, dżul. Kilowatogodzina jest używana ze względu na jej praktyczność. Gdyby energia elektryczna była mierzona w dżulach, liczbami używanymi do wyrażania jej zużycia byłyby olbrzymi i niepraktyczne.
Kilowatogodzina to ilość zużytej energii (lub praca wykonywane) przez aparat 1000W (1 kW) w przedziale czasu 1h (3600 s). Mnożąc te wielkości dochodzimy do wniosku, że każdy kilowatogodzina równa się 3.6.106 J (trzymiliony i sześćsettysiącdżule).
Aby obliczyć zużycie urządzenia elektronicznego, po prostu mnożymy jego moc przez czas działania.
Przykład
Rozważ urządzenie o mocy równej 100 W (0,1 kW) który działa podczas 30 minut dziennie (0,5 godziny). co będzie twoje konsumpcjamiesięcznie (30 dni) energii elektrycznej?
Według naszych obliczeń to urządzenie będzie zużywać 1,5 kWh miesięcznie, równowartość 5,4.106 JOT. Jeśli kWh koszt regionu 0,65 zł, cena do zapłacenia na koniec miesiąca za działanie tego urządzenia wyniesie 0,97 zł.
Popatrzrównież: Generatory elektryczne i moc elektromotoryczna
Rozwiązane ćwiczenia mocy elektrycznej i uzysku
Po podłączeniu do obwodu akumulator o sile elektromotorycznej równej 20,0 V i rezystancji wewnętrznej 1,0 Ω wytwarza prąd elektryczny o wartości 1,5 A. W odniesieniu do tej baterii określ:
a) Różnica potencjałów elektrycznych ustalona między zaciskami tego rezystora.
b) Energia elektryczna dostarczana przez akumulator.
c) Moc elektryczna rozpraszana przez wewnętrzny opór akumulatora.
d) Wydajność tej baterii.
Rozkład
Początkowo wymienimy dane dostarczone przez ćwiczenie.
Dane:
UT= 20,0 V - siła elektromotoryczna akumulatora lub całkowity potencjał
r = 1,0 Ω - rezystancja baterii wewnętrznej
ja = 1,5 A - prąd elektryczny
a) Aby określić różnicę potencjałów utworzoną między końcami rezystora, używamy 1. zasady Ohma.
Podtytuł:
Ure – Napięcie elektryczne rozpraszane w rezystorze (V)
B) Moc elektryczną dostarczaną przez akumulator można obliczyć za pomocą poniższego wzoru:
Podtytuł:
UT – całkowite napięcie elektryczne lub siła elektromotoryczna akumulatora (V)
c) Obliczmy moc elektryczną rozpraszaną przez rezystor. W tym celu wykorzystujemy po prostu jedną ze znanych nam już formuł na potencję:
Podtytuł:
Pre – moc rozpraszana (W)
re) Dochód tego generatora można obliczyć ze stosunku między mocnadający się do użytku i moccałkowity baterii. Z obliczeń wykonanych w poprzednich punktach ustaliliśmy, że całkowita moc dostarczana przez akumulator wynosiła 30 W, natomiast moc rozpraszana przez jego rezystancję wewnętrzną wynosiła 2,25 W. Dlatego moc użyteczna wynika z różnicy między tymi dwiema mocami i jest warta 27,75 W. Ustalając stosunek mocy użytkowej do mocy całkowitej, uzyskamy:
Zgodnie z wykonanymi obliczeniami wydajność energetyczna akumulatora wynosi 92,5%.
Moc termodynamiczna
Moc termodynamiczną można obliczyć, określając ilość w praca który jest wykonywany przez (lub nad) gaz podczas jego ekspansja lub kompresjaizobaryczny (stałe ciśnienie) przez pewien czas.
Możliwe jest również obliczenie moc z źródłowciepło odnoszące się do ilości ciepła jawnego lub utajonego emitowanego przez przedział czasu.
→ Moc pracy wykonywanej przez gaz
W przemianach izobarycznych możliwe jest określenie mocy dostarczanej lub przekazywanej przez gaz. Aby to zrobić, musimy wziąć pod uwagę wzór używany do obliczenia calculate pracatermodynamiczny zaangażowany w transformacjaizobaryczny:
Podtytuł:
Pr – ciśnienie (Pa)
Pot – moc (W)
V – zmiana objętości (m³)
W izobarycznych przemianach termodynamicznych gaz zamienia część swojej energii wewnętrznej na pracę, popychając tłok.
Popatrzrównież: Historia maszyn cieplnych
→ Moc i ciepło
Możemy określić moc zasilany przez płomień lub moc emitowaną przez rezystor rozgrzany w wyniku To jest zrobioneDżul obliczając ilość ciepła rozpraszanego przez te źródła w każdej sekundzie. Aby to zrobić, wykonaj następujące obliczenia:
Aby obliczyć moc emitowaną przez źródło w postaci ciepło, po prostu określ, czy to ciepło jest tego typu wrażliwy (Q = mcΔT) lub typu utajony (Q = ml). Te upały występują wyłącznie w zmianywtemperatura i w zmianywstanfizyk, odpowiednio.
Występ
Występ jest to ważna zmienna do badania układów niekonserwatywnych, czyli takich, które wykazują straty energii, jak w nieidealnych przypadkach naszego codziennego życia. Wszystkie znane nam maszyny i urządzenia to systemy niezdolne do okiełznania całej dostarczanej im energii. W ten sposób „marnują” część mocy na inne mniej przydatne formy energii, takie jak ciepło,wibracja i odgłosy.
Jedną z najbardziej ogólnych definicji sprawności można podać, dzieląc moc użyteczną przez całkowitą moc otrzymaną podczas pewnego procesu:
Podtytuł:
η - Wydajność
PU – moc użyteczna (W)
PT – całkowita moc (W)
Wydajność maszyny
O Wydajność maszyn cieplnych mierzy ich efektywność energetyczną, czyli procent energii, którą te maszyny są w stanie wykorzystać do wykonania użytecznej pracy (τ). Wszystkie maszyny cieplne działają w podobny sposób: odbierają ciepło z gorącego źródła (Qco) i odrzucić część tego ciepła, rozpraszając je do zimnego źródła (Qfa).
Możemy obliczyć Wydajność dowolnej maszyny termicznej z następującego wzoru:
Podtytuł:
η – sprawność maszyny termicznej
τ - praca maszyny termicznej (J)
Qco – ciepło oddawane przez źródło ciepła (J)
Powyższy wykaz można zapisać w inny sposób. W tym celu zakładamy po prostu, że użyteczna praca (τ) jest dany przez różnica między ilością ciepła oddanego przez źródłogorąco (Qco) i ilość ciepła odprowadzanego do źródłozimno (Qfa):
Podtytuł:
Qfa – ciepło oddawane przez zimne źródło (J)
→ Wydajność maszyny Carnota
O cyklwcarnot to jest cykl termodynamiczny ideał jest od większyWydajnośćmożliwy. W związku z tym nie jest możliwe posiadanie maszyny termicznej działającej w tych samych temperaturach co źródła gorąco i zimno z plonem większym niż plon cyklu Carnota.
Wydajność maszyny w oparciu o cykl Carnota można obliczyć za pomocą następującego wzoru:
Podtytuł:
TQ – temperatura gorącego źródła (K)
Tfa– temperatura źródła zimnego (K)
Popatrzrównież: Maszyny Carnota
Przeze mnie Rafael Helerbrock