Людина і механізм
Що об'єднує пральну машинку і консервнийСмішне і дивне
Самими передовими технологіями в ті часи були кінь і млинове колесо. Але вони робили лише в два-три рази більше роботи, ніж людина. Але ось перші винахідники почали придумувати пристосування, (adsbygoogle = window.adsbygoogle ||[]).push({});Століття XIX: залізо і вугілля
Але в середині XIX століття все змінилося. Вчені усвідомили силу тиску пара розширюється. Найголовнішими товарами того часу стали залізо для виробництва котлів та вугілля для нагрівання води в них. Вченим того часу треба було зрозуміти, що таке ККД у фізиці пари і газу, і як його підвищити. Формула для коефіцієнта в загальному випадку така: ?=A/Q ? – ККД, A – корисна робота, Q – витрачена енергія.Робота і тепло
Коефіцієнт корисної дії (скорочено ККД) – це безрозмірна величина. Вона визначається у відсотках та обчислюється як співвідношення витраченої енергії до корисної роботи. Останній термін часто використовують мами недбайливих підлітків, коли примушують їх робити щось по дому. Але насправді це реальний результат витрачених зусиль. Тобто якщо ККД машини 20%, то вона тільки одну п'яту отриманої енергії перетворює в дію. Тепер при покупці автомобіля у читача не повинно виникнути питання, що таке ККД двигуна. Якщо коефіцієнт обчислюється у відсотках, то формула така: ?=100%*(A/Q) ? – ККД, A – корисна робота, Q – витрачена енергія.Втрати і реальність
Напевно, всі ці міркування викликають подив. Чому б не винайти машину, яка може використовувати більше енергії палива? На жаль, реальний світ не такий. У школі діти вирішують задачі, в яких немає тертя, всі замкнуті системи, а випромінювання строго монохроматичне. Справжні інженери на заводах-виробниках змушені враховувати присутність усіх цих факторів. Розглянемо, наприклад, що таке ККД теплового двигуна, і з чого цей коефіцієнт складається.Формула в цьому випадку виглядає так: ?=(Q 1 -Q 2 )/Q 1 При цьому Q 1 – кількість теплоти, що двигун отримав від нагрівання, а Q 2 – кількість теплоти, яку він віддав у навколишнє середовище (в загальному випадку це називається холодильником). Паливо нагрівається і розширюється, сила штовхає поршень, який приводить в дію обертальний елемент. Але паливо міститься в якомусь посудині. Нагріваючись, вона передає тепло і стінок посудини. Це призводить до втрат енергії. Щоб поршень опустився, газ треба охолодити. Для цього його частина випускається в навколишнє середовище. І було б добре, якщо все тепло газ віддав на корисну роботу. Але, на жаль, він охолоджується дуже повільно, тому назовні виходить ще гарячий пар. Частина енергії витрачається на те, щоб нагріти повітря. Поршень рухається в підлогою металевому циліндрі. Його краї щільно прилягають до стінок, при русі вступають у дію сили тертя. Поршень нагріває порожнистий циліндр, що теж призводить до втрати енергії. Поступальний рух стержня вгору-вниз передається на крутний момент через ряд сполук, які труться один об одного і нагріваються, тобто частина первинної енергії витрачається ще й на це. Звичайно, в заводських машинах всі поверхні поліруються до атомарного рівня, всі метали міцні і мають найменшу теплопровідність, а масло для змащування поршнів володіє найкращими властивостями. Але в будь-якому двигуні енергія бензину йде на нагрівання частин, повітря і тертя.