Question

Что из себя представляет "полезная работа", которая используется при поиске КПД? Объясните пожалуйста, в учебнике ни слова про это нет :(

Answer 1

   Говорят, что тело совершает механическую работу, если оно движется, и притом на него действует сила в направл. этого движения. В этом случае работа определяется как произведение модуля силы на длину пройденного пути.      Коэффициентом полезного действия называют отношение полезной работы к полной, выраженное в процентах. 

   Давайте сначала разберём на наглядной аналогии: допустим, вы сажаете морковь - представили? - очень долго и тяжело трудитесь, вскапываете, рыхлите часами, затем ухаживаете, поливаете, а затем, когда придёт время собирать урожай, вы обнаружите, что в пищу годятся немногие из овощей. Аналогично и в физике - некоторые механизмы "пашут" много, а полезной работы совершают мало. Если же урожай был бы почти стопроцентным, то можно было бы сопостаить с противной ситуацией. Зачем понадобилось вводить эту величину? Чтобы можно было видеть и сравнивать эффективность двигателей и механизмов, их конструкций. Дело в том, что не вся продуцируемая двигателем работа используется, т.е. КПД не может достигнуть 100%, некоторое количество энергии всегда расходуется впустую, например, на нагревание при трении (вы, ощупывая долго работовший механизм, вероятно, замечали, что он серьёзно нагревается).  Так, первые автомобили были малоэффективны, т. к. их КПД был низким, конструкции имели серьёзные недостатки по сравнению с современными автомобилями, чей КПД значительно выше.

   Теперь давайте разберём на конкретном примере - допустим, нужно найти полезную работу автомобиля с двигателем мощностью 66кВт, который ехал 3 ч, если известно, что КПД современного двигателя вн. сгорания сост. около 20%. Итак:

Дано:                                                   Решение:

n = 20% (КПД)                                       n = A(полезная)/A(полная)*100%

N = 66кВт = 66 000 Вт (мощность)          A(полезная) = n*A(полная)/100%

t = 3ч = 3*60*60с = 10 800 с                  A(полн.) = Nt = 66 000*10800 Дж =

                                                              = 712 800 000 Дж

                                                             A(полезная) = 20/100*7, 128*10^8 Дж =

                                                            = 145 560 000 Дж = 145,56 мДж.

Ответ: 145,56 мДж.

Answer 2

Полезная работа относится к понятию КПД (коэффициент полезного действия) и используется для оценки эффективности системы или процесса. Она представляет собой работу, которая выполняется с целью достижения конкретного результата или производства определенного количества полезного продукта.

Полезная работа может быть определена как работа, которая используется для выполнения полезного действия или работы, которая приводит к желаемому результату. Например, если вы используете электродвигатель для подъема груза на определенную высоту, полезная работа будет равна проделанной работе по подъему груза.

КПД вычисляется путем сравнения полезной работы с затраченной энергией или работой. Он представляет собой отношение полезной работы к затраченной работе или энергии и обычно выражается в процентах. Чем выше КПД, тем более эффективной является система или процесс.

Например, если система потребляет 100 Дж энергии, а выполняет полезную работу в размере 80 Дж, то ее КПД составляет 80% (80 Дж полезной работы / 100 Дж затраченной энергии).

Важно отметить, что КПД может быть меньше 100% из-за потерь энергии в виде тепла, трения или других нежелательных факторов. Поэтому при проектировании систем или процессов часто стремятся максимизировать КПД, чтобы уменьшить потери и повысить эффективность.