Algoritmo de resolução de problemas para determinação de eficiência. ciclo térmico de acordo com o gráfico de pressão versus volume
As realidades modernas exigem o uso generalizado de motores térmicos. Numerosas tentativas de substituí-los por motores elétricos falharam até agora. Os problemas associados à acumulação de eletricidade em sistemas autónomos são difíceis de resolver.
Os problemas de tecnologia de fabricação de baterias de energia elétrica, levando em consideração seu uso no longo prazo, ainda são relevantes. As características de velocidade dos veículos elétricos estão longe das dos carros com motores de combustão interna.
Os primeiros passos para criar motores híbridos podem reduzir significativamente as emissões nocivas nas megacidades, resolvendo problemas ambientais.
Um pouco de história
A possibilidade de converter energia do vapor em energia de movimento era conhecida na antiguidade. 130 AC: O filósofo Heron de Alexandria apresentou ao público um brinquedo a vapor - aeolipile. A esfera cheia de vapor começou a girar sob a influência dos jatos que dela emanavam. Este protótipo de turbinas a vapor modernas não era usado naquela época.
Por muitos anos e séculos, os desenvolvimentos do filósofo foram considerados apenas um brinquedo divertido. Em 1629, o italiano D. Branchi criou uma turbina ativa. O vapor impulsionava um disco equipado com lâminas.
A partir desse momento começou o rápido desenvolvimento das máquinas a vapor.
Motor térmico
A conversão de combustível em energia de movimento de peças e mecanismos de máquinas é utilizada em motores térmicos.
As principais partes das máquinas: aquecedor (sistema de obtenção de energia externa), fluido de trabalho (desempenha uma ação útil), refrigerador.
O aquecedor é projetado para garantir que o fluido de trabalho acumule um suprimento suficiente de energia interna para realizar trabalhos úteis. A geladeira remove o excesso de energia.
A principal característica da eficiência é chamada de eficiência dos motores térmicos. Este valor mostra quanto da energia gasta em aquecimento é gasta na realização de trabalho útil. Quanto maior a eficiência, mais rentável será o funcionamento da máquina, mas esse valor não pode ultrapassar 100%.
Cálculo de eficiência
Deixe o aquecedor adquirir do exterior energia igual a Q 1 . O fluido de trabalho executou o trabalho A, enquanto a energia fornecida ao refrigerador foi Q 2.
Com base na definição, calculamos o valor da eficiência:
η= UMA / Q 1 . Vamos levar em consideração que A = Q 1 - Q 2.
Assim, a eficiência da máquina térmica, cuja fórmula é η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1, permite-nos tirar as seguintes conclusões:
- A eficiência não pode exceder 1 (ou 100%);
- para maximizar este valor é necessário aumentar a energia recebida do aquecedor ou diminuir a energia dada ao frigorífico;
- o aumento da energia do aquecedor é conseguido alterando a qualidade do combustível;
- As características de design dos motores podem reduzir a energia fornecida ao refrigerador.
Máquina térmica ideal
É possível criar um motor cuja eficiência seja máxima (idealmente igual a 100%)? O físico teórico e talentoso engenheiro francês Sadi Carnot tentou encontrar a resposta para esta pergunta. Em 1824, seus cálculos teóricos sobre processos que ocorrem em gases foram tornados públicos.
A ideia principal inerente a uma máquina ideal pode ser considerada a realização de processos reversíveis com um gás ideal. Começamos expandindo o gás isotermicamente à temperatura T 1 . A quantidade de calor necessária para isso é Q 1. Depois, o gás se expande sem troca de calor.Ao atingir a temperatura T 2, o gás se comprime isotermicamente, transferindo energia Q 2 para o refrigerador. O gás retorna ao seu estado original adiabaticamente.
A eficiência de uma máquina térmica de Carnot ideal, quando calculada com precisão, é igual à razão entre a diferença de temperatura entre os dispositivos de aquecimento e resfriamento e a temperatura do aquecedor. Fica assim: η=(T 1 - T 2)/ T 1.
A eficiência possível de uma máquina térmica, cuja fórmula é: η = 1 - T 2 / T 1, depende apenas das temperaturas do aquecedor e do resfriador e não pode ser superior a 100%.
Além disso, esta relação permite provar que a eficiência dos motores térmicos só pode ser igual à unidade quando o refrigerador atinge temperaturas. Como se sabe, este valor é inatingível.
Os cálculos teóricos de Carnot permitem determinar a eficiência máxima de uma máquina térmica de qualquer projeto.
O teorema provado por Carnot é o seguinte. Sob nenhuma circunstância uma máquina térmica arbitrária pode ter uma eficiência superior ao mesmo valor de eficiência de uma máquina térmica ideal.
Exemplo de resolução de problemas
Exemplo 1. Qual é a eficiência de uma máquina térmica ideal se a temperatura do aquecedor for 800 o C e a temperatura do refrigerador for 500 o C mais baixa?
T 1 = 800 o C = 1073 K, ∆T = 500 o C = 500 K, η - ?
Por definição: η=(T 1 - T 2)/ T 1.
Não temos a temperatura do refrigerador, mas ∆T= (T 1 - T 2), portanto:
η= ∆T / T 1 = 500 K/1073 K = 0,46.
Resposta: Eficiência = 46%.
Exemplo 2. Determine a eficiência de uma máquina térmica ideal se, devido ao quilojoule adquirido de energia do aquecedor, for realizado um trabalho útil de 650 J. Qual é a temperatura do aquecedor da máquina térmica se a temperatura do refrigerador for 400 K?
Q 1 = 1 kJ = 1000 J, A = 650 J, T 2 = 400 K, η - ?, T 1 = ?
Neste problema estamos a falar de uma instalação térmica, cuja eficiência pode ser calculada através da fórmula:
Para determinar a temperatura do aquecedor, usamos a fórmula para a eficiência de uma máquina térmica ideal:
η = (T 1 - T 2)/ T 1 = 1 - T 2 / T 1.
Depois de realizar transformações matemáticas, obtemos:
T 1 = T 2 /(1- η).
T 1 = T 2 /(1- A / Q 1).
Vamos calcular:
η= 650 J/ 1000 J = 0,65.
T 1 = 400 K / (1- 650 J / 1000 J) = 1142,8 K.
Resposta: η= 65%, T 1 = 1142,8 K.
Condições reais
Uma máquina térmica ideal é projetada tendo em mente os processos ideais. O trabalho é realizado apenas em processos isotérmicos, seu valor é determinado como a área limitada pelo gráfico do ciclo de Carnot.
Na realidade, é impossível criar condições para que o processo de mudança de estado de um gás ocorra sem acompanhar as mudanças de temperatura. Não existem materiais que excluam a troca de calor com os objetos circundantes. O processo adiabático torna-se impossível de realizar. No caso de troca de calor, a temperatura do gás deve necessariamente mudar.
A eficiência dos motores térmicos criados em condições reais difere significativamente da eficiência dos motores ideais. Observe que os processos em motores reais ocorrem tão rapidamente que a variação na energia térmica interna da substância de trabalho no processo de alteração de seu volume não pode ser compensada pelo influxo de calor do aquecedor e pela transferência para o refrigerador.
Outros motores térmicos
Os motores reais operam em ciclos diferentes:
- Ciclo de Otto: um processo com volume constante muda adiabaticamente, criando um ciclo fechado;
- Ciclo diesel: isóbaro, adiabático, isócoro, adiabático;
- o processo que ocorre a pressão constante é substituído por um processo adiabático, fechando o ciclo.
Não é possível criar processos de equilíbrio em motores reais (para aproximá-los dos ideais) sob tecnologia moderna. A eficiência dos motores térmicos é significativamente inferior, mesmo tendo em conta as mesmas condições de temperatura de uma instalação térmica ideal.
Mas o papel da fórmula de cálculo da eficiência não deve ser reduzido, pois é justamente ela que se torna o ponto de partida no processo de trabalho para aumentar a eficiência dos motores reais.
Maneiras de mudar a eficiência
Ao comparar motores térmicos ideais e reais, é importante notar que a temperatura do refrigerador destes últimos não pode ser nenhuma. Normalmente a atmosfera é considerada uma geladeira. A temperatura da atmosfera só pode ser aceita em cálculos aproximados. A experiência mostra que a temperatura do líquido refrigerante é igual à temperatura dos gases de escape dos motores, como é o caso dos motores de combustão interna (abreviados como ICE).
O ICE é o motor térmico mais comum em nosso mundo. A eficiência da máquina térmica, neste caso, depende da temperatura criada pela queima do combustível. Uma diferença significativa entre motores de combustão interna e motores a vapor é a fusão das funções do aquecedor e do fluido de trabalho do dispositivo na mistura ar-combustível. À medida que a mistura queima, ela cria pressão nas partes móveis do motor.
É conseguido um aumento na temperatura dos gases de trabalho, alterando significativamente as propriedades do combustível. Infelizmente, isso não pode ser feito indefinidamente. Qualquer material com o qual é feita a câmara de combustão de um motor tem seu próprio ponto de fusão. A resistência ao calor de tais materiais é a principal característica do motor, bem como a capacidade de afetar significativamente a eficiência.
Valores de eficiência do motor
Se considerarmos a temperatura do vapor de trabalho na entrada, que é de 800 K, e do gás de exaustão - 300 K, então a eficiência desta máquina é de 62%. Na realidade, este valor não ultrapassa os 40%. Esta diminuição ocorre devido às perdas de calor durante o aquecimento da carcaça da turbina.
O maior valor de combustão interna não ultrapassa 44%. Aumentar esse valor é uma questão de futuro próximo. Alterar as propriedades dos materiais e dos combustíveis é um problema no qual as melhores mentes da humanidade estão trabalhando.
Como encontrar o fator de eficiência. Fórmula para eficiência através do poder
Como encontrar eficiência
A eficiência mostra a relação entre o trabalho útil realizado por um mecanismo ou dispositivo e o trabalho despendido. Freqüentemente, o trabalho gasto é a quantidade de energia que um dispositivo consome para realizar o trabalho.
Você vai precisar
- - automóvel;
- - termômetro;
- - calculadora.
Instruções
2. Ao calcular a eficiência de um motor térmico, considere o trabalho mecânico realizado pelo mecanismo como trabalho adequado. Para o trabalho despendido, considere a quantidade de calor liberada pelo combustível queimado, que é a fonte de energia do motor.
3. Exemplo. A força média de tração do motor de um carro é de 882 N. Consome 7 kg de gasolina por 100 km de viagem. Determine a eficiência de seu motor. Encontre primeiro um trabalho adequado. É igual ao produto da força F pela distância S percorrida pelo corpo sob sua influência Аn=F?S. Determine a quantidade de calor que será liberada ao queimar 7 kg de gasolina, este será o trabalho despendido Az = Q = q?m, onde q é o calor específico de combustão do combustível, para a gasolina é igual a 42? 10^6 J/kg, e m é a massa deste combustível. A eficiência do motor será igual à eficiência=(F?S)/(q?m)?100%= (882?100000)/(42?10^6?7)?100%=30%.
4. Em geral, para detectar a eficiência, qualquer máquina térmica (motor de combustão interna, máquina a vapor, turbina, etc.), onde o trabalho é realizado a gás, tem um índice de eficiência igual à diferença de calor emitido pelo aquecedor Q1 e recebido pelo refrigerador Q2, encontre a diferença de calor do aquecedor e do refrigerador e divida pelo calor da eficiência do aquecedor = (Q1-Q2)/Q1. Aqui, a eficiência é medida em unidades submúltiplas de 0 a 1; para converter o resultado em porcentagens, multiplique-o por 100.
5. Para obter a eficiência de uma máquina térmica impecável (máquina de Carnot), encontre a razão entre a diferença de temperatura entre o aquecedor T1 e o refrigerador T2 e a temperatura da eficiência do aquecedor = (T1-T2)/T1. Esta é a eficiência máxima permitida para um determinado tipo de máquina térmica com determinadas temperaturas do aquecedor e do refrigerador.
6. Para um motor elétrico, encontre o trabalho despendido como o produto da potência e o tempo necessário para completá-lo. Digamos que se um motor elétrico de guindaste com potência de 3,2 kW eleva uma carga de 800 kg a uma altura de 3,6 m em 10 s, então sua eficiência é igual à razão de trabalho adequado Аp=m?g?h, onde m é a massa da carga, g?10 m /Com? aceleração de queda livre, h é a altura à qual a carga foi elevada, e o trabalho despendido Az=P?t, onde P é a potência do motor, t é o tempo de sua operação. Obtenha a fórmula para determinar a eficiência=Ap/Az?100%=(m?g?h)/(P?t)?100%=%=(800?10?3.6)/(3200?10)?100% =90%.
O indicador de desempenho (eficiência) é um indicador do desempenho de qualquer sistema, seja motor de carro, máquina ou outro mecanismo. Mostra a eficácia com que um determinado sistema utiliza a energia que recebe. Calcular a eficiência é muito fácil.
Instruções
1. Na maioria das vezes, a eficiência é calculada a partir da relação entre a energia utilizável pelo sistema e cada energia total recebida em um determinado intervalo de tempo. Vale ressaltar que a eficiência não possui unidades de medida específicas. Porém, no currículo escolar esse valor é medido em porcentagem. Este indicador, com base nos dados acima, é calculado pela fórmula:? = (A/Q)*100%, onde? (“isto”) é a eficiência desejada, A é o desempenho utilizável do sistema, Q é o consumo total de energia, A e Q são medidos em Joules.
2. O método de cálculo da eficiência acima não é exclusivo, pois o trabalho utilizável do sistema (A) é calculado pela fórmula: A = Po-Pi, onde Po é a energia fornecida ao sistema pelo exterior, Pi é o perda de energia durante a operação do sistema. Expandindo o numerador da fórmula acima, ela pode ser escrita da seguinte forma:? = ((Po-Pi)/Po)*100%.
3. Para tornar o cálculo da eficiência mais claro e visual, você pode ver exemplos: Exemplo 1: O funcionamento útil do sistema é de 75 J, a quantidade de energia gasta para seu funcionamento é de 100 J, é necessário determinar o eficiência deste sistema. Para resolver este problema, use a primeira fórmula:? = 75/100 = 0,75 ou 75%Resposta: A eficiência do sistema proposto é de 75%.
4. Exemplo 2: A energia fornecida para operar o motor é de 100 J, a perda de energia durante a operação deste motor é de 25 J, a eficiência precisa ser calculada. Para resolver o problema proposto, utilize a 2ª fórmula de cálculo do indicador desejado:? = (100-25)/100 = 0,75 ou 75%. Os resultados em ambos os exemplos foram idênticos; no segundo caso, os dados do numerador foram analisados mais detalhadamente.
Observação! Muitos tipos de motores modernos (digamos, um motor de foguete ou um motor turbo-ar) têm vários estágios de operação, e para todo o estágio existe sua própria eficiência, que é calculada usando cada uma das fórmulas acima. Mas para encontrar um indicador universal, você precisará multiplicar todas as eficiências conhecidas em todas as fases de operação de um determinado motor: = ?1*?2*?3*…*?.
Conselho útil: A eficiência não pode ser superior a um, durante a operação de qualquer sistema ocorrem inevitavelmente perdas de energia.
Transporte associado é um tipo de transporte que consiste em carregar um veículo que está em marcha lenta. Situações em que o transporte é forçado a se deslocar sem carga ocorrem com bastante frequência, tanto antes como depois da conclusão da ordem de transporte planejada. Para uma empresa, a probabilidade de assumir cargas adicionais significa, no mínimo, uma redução nas perdas financeiras.
Instruções
1. Avalie a eficácia da utilização do transporte de carga associado na realidade para o seu empreendimento. Um ponto significativo que deve ser compreendido é o facto de que a carga associada pode ser transportada num momento em que o transporte é forçado a mover-se vazio após a conclusão do pedido de transporte primário (principal). Se tais situações ocorrerem regularmente nas atividades do seu empreendimento, fique à vontade para escolher este método de otimização do transporte.
2. Estime qual carga associada seu veículo pode transportar em termos de peso e dimensões. A passagem de carga pode ser economicamente vantajosa mesmo que parte do espaço de carga do seu veículo esteja desocupado.
3. Considere de quais pontos da rota principal você poderá transportar cargas de passagem. É mais confortável para todos se você puder receber essa carga no ponto final do trajeto planejado e transportá-la até o local onde está localizado seu transportador. Mas tal situação nem sempre ocorre. Portanto, considere também a probabilidade de algum desvio da rota, calculando, claro, a racionalidade económica de tal metamorfose.
4. Informe-se se a empresa para a qual você está realizando o transporte regular de carga exige o transporte de retorno da carga. Neste caso, é muito mais fácil chegar a acordo sobre o preço da emissão e garantir a segurança de uma cooperação adicional mutuamente benéfica.
5. Encontre diversos portais de Internet especializados que prestam serviços de informação na área de transporte de cargas. Como é habitual, os sites destas empresas possuem secções correspondentes que permitem encontrar cargas associadas ao longo do seu percurso e deixar o pedido correspondente. Na maioria dos casos, a utilização de tal probabilidade requer, no mínimo, cadastro no site. Será perfeito se a fonte de informação tiver probabilidades integradas para uma revisão logística de contraofertas.
6. Não negligencie o transporte consolidado quando pequenas cargas de diferentes clientes forem transportadas no mesmo tipo de transporte na direção selecionada. Neste caso, o transporte deve fazer rotas de transporte nas direções selecionadas.
Observação! Detectar carga que passa não é nada difícil! A principal tarefa do nosso serviço é pesquisar diversos downloads, algo que os usuários podem fazer não só com a máxima comodidade, mas também gratuitamente. Com a ajuda do nosso sistema, cujo funcionamento se baseia na utilização de modernas tecnologias de informação, a carga pode ser detectada com muita facilidade.
Conselhos úteis Aparentemente, você decidiu comprar ou alugar um caminhão enorme, com o qual pretende ganhar dinheiro transportando mercadorias por toda a Rússia, CEI e Europa. Não importa se você contrata motorista ou dirige você mesmo, você precisará de clientes, ou seja, de carga para transporte. Então você com certeza vai pensar ou já pensou onde e como encontrar carga para seu caminhão?
Para encontrar o indicador de funcionamento adequado de qualquer motor, é necessário dividir o trabalho adequado pelo gasto e multiplicar por 100 por cento. Para uma máquina térmica, encontre esse valor pela razão entre a potência multiplicada pela duração da operação e o calor liberado durante a combustão do combustível. Teoricamente, a eficiência de uma máquina térmica é determinada pela relação entre as temperaturas do refrigerador e do aquecedor. Para motores elétricos, encontre a relação entre sua potência e a potência da corrente consumida.
Você vai precisar
- passaporte do motor de combustão interna (ICE), termômetro, testador
Instruções
1. Determinação da eficiência de um motor de combustão interna Encontre sua potência na documentação técnica de um determinado motor. Encha o tanque com uma certa quantidade de combustível e dê partida no motor para que ele funcione por algum tempo em ciclos completos, desenvolvendo a potência máxima indicada no passaporte. Utilizando um cronômetro, registre o tempo de funcionamento do motor, expressando-o em segundos. Depois de um tempo, desligue o motor e drene o combustível restante. Subtraindo o volume final do volume inicial de combustível derramado, encontre o volume de combustível consumido. Usando a tabela, encontre sua densidade e multiplique pelo volume, obtendo a massa de combustível consumida m =? V. Expresse a massa em quilogramas. Dependendo do tipo de combustível (gasolina ou diesel), determine seu calor específico de combustão na tabela. Para determinar a eficiência, multiplique a potência máxima pelo tempo de operação do motor e por 100%, e divida o resultado passo a passo pela sua massa e calor específico de eficiência de combustão =P t 100%/(q m).
2. Para uma máquina térmica perfeita, é possível aplicar a fórmula de Carnot. Para isso, descubra a temperatura de combustão do combustível e meça a temperatura do refrigerador (gases de exaustão) com um termômetro especial. Converta a temperatura medida em graus Celsius para uma escala incondicional adicionando ao valor o número 273. Para determinar a eficiência do número 1, subtraia a razão entre as temperaturas do refrigerador e do aquecedor (temperatura de combustão do combustível) Eficiência = (1 -Tcol/Tnag) 100%. Esta opção de cálculo de eficiência não considera atrito mecânico e troca de calor com o ambiente externo.
3. Determinação da eficiência de um motor elétrico Conheça a potência nominal do motor elétrico, conforme documentação técnica. Conecte-o a uma fonte de corrente, atingindo ciclos máximos do eixo, e usando um testador, meça a tensão nele e a corrente no circuito. Para determinar a eficiência, divida a potência indicada na documentação pelo produto da corrente e tensão, multiplique o total por 100% de eficiência =P 100%/(I U).
Vídeo sobre o tema
Observação! Em todos os cálculos, a eficiência deve ser inferior a 100%.
Para rever a dinâmica populacional normal, os sociólogos precisam determinar os coeficientes globais. Os principais são indicadores de fecundidade, mortalidade, casamento e renda natural. Com base neles, é possível traçar um quadro demográfico em um determinado momento.
Instruções
1. Observe que o indicador geral é um indicador relativo. Assim, o número de nascimentos num determinado período, digamos, num ano, será diferente da taxa geral de fertilidade. Isso se deve ao fato de que, ao encontrá-lo, são levados em consideração dados da população total. Isso permite comparar os resultados da pesquisa atual com os resultados dos anos anteriores.
2. Determine o período de faturamento. Por exemplo, para encontrar a taxa de casamento, você precisa determinar em que período o número de casamentos lhe diz respeito. Assim, os dados dos últimos seis meses serão significativamente diferentes daqueles que você receberá ao determinar um período de cinco anos. Considere que o período de cálculo no cálculo do indicador geral é especificado em anos.
3. Determine a população total. Tipos semelhantes de dados podem ser obtidos consultando dados do censo populacional. Para determinar os indicadores gerais de fecundidade, mortalidade, casamento e divórcio, será necessário encontrar o produto da população total e o período de cálculo. Escreva o número resultante no denominador.
4. No lugar do numerador, coloque um indicador incondicional correspondente ao relativo desejado. Digamos que se você se depara com a tarefa de determinar a taxa de natalidade universal, então no lugar do numerador deve haver um número que reflita o número total de crianças nascidas no período que lhe diz respeito. Se o seu objetivo é determinar o nível de mortalidade ou taxa de casamento, coloque no lugar do numerador o número de pessoas que morreram no período de cálculo ou o número de pessoas que se casaram, respectivamente.
5. Multiplique o número resultante por 1000. Este será o indicador geral desejado. Se você se deparar com a tarefa de encontrar um indicador geral de renda, subtraia a taxa de mortalidade da taxa de natalidade.
Vídeo sobre o tema
A palavra “trabalho” refere-se a toda ação que proporciona a uma pessoa um meio de subsistência. Em outras palavras, ele recebe recompensa física por isso. No entanto, as pessoas estão dispostas, nos seus tempos livres, gratuitamente ou mediante pagamento puramente simbólico, a participar também em trabalhos socialmente benéficos que visam apoiar os necessitados, melhorar pátios e ruas, paisagismo, etc. O número desses voluntários provavelmente ainda seria enorme, mas muitas vezes eles não sabem onde os seus serviços podem ser necessários.
Instruções
1. Um dos tipos mais famosos de trabalho socialmente útil é a caridade. Inclui assistência a grupos da população necessitados e socialmente vulneráveis: pessoas com deficiência, idosos, sem-abrigo. Em suma, a todos os que, por algum motivo, se encontram numa situação de vida difícil.
2. Os voluntários que desejarem participar na prestação dessa assistência deverão contactar as organizações filantrópicas ou departamentos de assistência pública mais próximos. Você pode fazer perguntas na igreja mais próxima - o clérigo provavelmente sabe qual membro de seu rebanho precisa especialmente de apoio.
3. Você também pode tomar a iniciativa literalmente no seu local de residência - aposentados solteiros, pessoas com deficiência ou mães solteiras que têm o rublo inteiro na conta provavelmente moram em um prédio de apartamentos. Dê-lhes toda a ajuda possível. Não tem necessariamente de consistir numa doação monetária - é permitido, por exemplo, ir ao supermercado ou à farmácia de vez em quando para comprar medicamentos.
4. Muitas pessoas querem participar na melhoria da sua cidade natal. Devem contactar as estruturas competentes do município local, por exemplo, as responsáveis pela limpeza dos territórios e paisagismo. Provavelmente haverá trabalho. Além disso, é permitido, digamos, por iniciativa própria, fazer um canteiro de flores sob as janelas da casa e plantar flores.
5. Existem pessoas que realmente amam os animais e querem ajudar cães e gatos vadios. Se você se enquadra nesta categoria, entre em contato com organizações locais de direitos dos animais ou proprietários de abrigos de animais. Bem, se você mora em uma cidade grande onde há zoológicos, pergunte à administração se são necessários assistentes para cuidar dos animais. Como sempre, essas ofertas de ajuda são recebidas com gratidão.
6. É impossível esquecer a educação da geração mais jovem. Se um voluntário entusiasmado for capaz de, digamos, dar aulas em algum clube escolar ou centro cultural e criativo, ele trará enormes benefícios. Em suma, há muito trabalho socialmente adequado para pessoas atenciosas, para todos os gostos e probabilidades. Haveria um desejo.
O indicador de umidade é um indicador usado para determinar os parâmetros do microclima. Pode ser calculado se você tiver informações sobre a precipitação na região durante um período bastante longo.
Índice de umidade
O coeficiente de umidificação é um indicador especial desenvolvido por especialistas na área de meteorologia para avaliar o grau de umidade do microclima em uma determinada região. Foi levado em consideração que o microclima representa uma resposta de longo prazo às condições climáticas de uma determinada área. Consequentemente, optou-se também por considerar o indicador de humidade a longo prazo: como habitualmente, este indicador é calculado com base nos dados recolhidos durante o ano. Assim, o indicador de humidade mostra quão grande é a quantidade de precipitação que cai durante este período. está na região em consideração. Este, por sua vez, é um dos principais fatores que determinam o tipo de vegetação predominante nesta área.
Cálculo do índice de umidade
A fórmula para calcular o indicador de umidade é a seguinte: K = R/E. Nesta fórmula, o símbolo K denota o indicador de umidade real, e o símbolo R indica a quantidade de precipitação que caiu em uma determinada área durante o ano, expressa em milímetros. Finalmente, o símbolo E representa a quantidade de precipitação que evaporou da superfície terrestre durante o mesmo período de tempo. A quantidade declarada de precipitação, também expressa em milímetros, depende do tipo de solo, da temperatura de uma determinada região em um determinado momento e de outros fatores. Consequentemente, apesar da aparente simplicidade da fórmula dada, o cálculo do indicador de humidade requer um grande número de medições antecipadas utilizando instrumentos de precisão e só pode ser realizado por uma equipa bastante grande de meteorologistas. num determinado território, a consideração de todos estes indicadores, como é habitual, permite-nos determinar com elevado grau de fiabilidade qual o tipo de vegetação predominante nesta região. Assim, se o índice de umidade for superior a 1, isso indica um alto nível de umidade na área determinada, o que acarreta a vantagem de tipos de vegetação como taiga, tundra ou floresta-tundra. Um nível de umidade satisfatório corresponde a um índice de umidade 1 e, como sempre, é caracterizado pelo predomínio de florestas mistas ou de folhas largas. O índice de umidade variando de 0,6 a 1 é típico para áreas de estepe florestal, de 0,3 a 0,6 - para estepes, de 0,1 a 0,3 - para áreas semidesérticas e de 0 a 0,1 - para desertos.
Vídeo sobre o tema
jprosto.ru
Eficiência
Digamos que estamos relaxando na dacha e precisamos buscar água no poço. Colocamos o balde nele, pegamos a água e começamos a levantá-la. Você esqueceu qual é o nosso objetivo? Isso mesmo: pegue um pouco de água. Mas vejam: estamos levantando não só a água, mas também o próprio balde, bem como a pesada corrente em que ele está pendurado. Isto é simbolizado por uma seta de duas cores: o peso da carga que levantamos é a soma do peso da água e do peso do balde e da corrente.
Considerando qualitativamente a situação, diremos: junto com o trabalho útil de levantar água, realizamos também outros trabalhos - levantar o balde e a corrente. Claro que sem a corrente e o balde não conseguiríamos tirar água, mas do ponto de vista do objetivo final, o seu peso “prejudica-nos”. Se esse peso fosse menor, então o trabalho total realizado também seria menor (com o mesmo trabalho útil).
Passemos agora ao estudo quantitativo desses trabalhos e introduzimos uma grandeza física chamada eficiência.
Tarefa. O carregador despeja as maçãs selecionadas para processamento das cestas no caminhão. A massa de uma cesta vazia é de 2 kg e as maçãs nela contidas são de 18 kg. Qual é a proporção do trabalho útil do carregador em relação ao seu trabalho total?
Solução. O trabalho completo é mover maçãs em cestos. Este trabalho consiste em levantar maçãs e levantar cestos. Importante: levantar maçãs é um trabalho útil, mas levantar cestos é “inútil”, pois a finalidade do trabalho do carregador é movimentar apenas as maçãs.
Introduzamos a notação: Fя é a força com que as mãos levantam apenas as maçãs, e Fк é a força com que as mãos levantam apenas o cesto. Cada uma dessas forças é igual à força de gravidade correspondente: F=mg.
Usando a fórmula A = ±(F||· l) , “escrevemos” o trabalho dessas duas forças:
Aútil = +Fя · lя = mя g · h e Аinútil = +Fк · lк = mк g · h
O trabalho total é composto por dois trabalhos, ou seja, é igual à soma deles:
Afull = Auseful + Auseless = mя g h + mк g h = (mя + mк) · g h
No problema, somos solicitados a calcular a parcela do trabalho útil do carregador em relação ao seu trabalho total. Vamos fazer isso dividindo o trabalho útil pelo total:
Na física, essas participações são geralmente expressas como porcentagens e denotadas pela letra grega “η” (leia-se: “isto”). Como resultado obtemos:
η = 0,9 ou η = 0,9 100% = 90%, que é o mesmo.
Este número mostra que de 100% do trabalho total do carregador, a parcela do seu trabalho útil é de 90%. O problema está resolvido.
Uma quantidade física igual à razão entre o trabalho útil e o trabalho total realizado tem seu próprio nome em física - eficiência - fator de eficiência:
Depois de calcular a eficiência usando esta fórmula, ela geralmente é multiplicada por 100%. E vice-versa: para substituir a eficiência nesta fórmula, seu valor deve ser convertido de percentual para fração decimal, dividindo por 100%.
perguntas-física.ru
Eficiência do motor térmico. Eficiência do motor térmico
A operação de muitos tipos de máquinas é caracterizada por um indicador tão importante como a eficiência da máquina térmica. A cada ano, os engenheiros se esforçam para criar equipamentos mais avançados que, com menor consumo de combustível, proporcionem o máximo resultado de seu uso.
Dispositivo de motor térmico
Antes de entender o que é eficiência, é necessário entender como funciona esse mecanismo. Sem conhecer os princípios de sua atuação, é impossível conhecer a essência deste indicador. Uma máquina térmica é um dispositivo que realiza trabalho utilizando energia interna. Qualquer máquina térmica que converta energia térmica em energia mecânica utiliza a expansão térmica das substâncias à medida que a temperatura aumenta. Nos motores de estado sólido, é possível alterar não apenas o volume de uma substância, mas também a forma do corpo. A ação de tal motor está sujeita às leis da termodinâmica.
Princípio de funcionamento
Para entender como funciona uma máquina térmica, é necessário considerar os fundamentos de seu projeto. Para o funcionamento do aparelho são necessários dois corpos: quente (aquecedor) e frio (geladeira, refrigerador). O princípio de funcionamento dos motores térmicos (eficiência do motor térmico) depende do seu tipo. Freqüentemente, a geladeira é um condensador de vapor e o aquecedor é qualquer tipo de combustível que queima na fornalha. A eficiência de uma máquina térmica ideal é encontrada pela seguinte fórmula:
Eficiência = (Teatro - Legal) / Teatro. x 100%.
Neste caso, o rendimento de um motor real nunca pode ultrapassar o valor obtido segundo esta fórmula. Além disso, este valor nunca excederá o valor acima mencionado. Para aumentar a eficiência, na maioria das vezes a temperatura do aquecedor aumenta e a temperatura do refrigerador diminui. Ambos os processos serão limitados pelas condições reais de operação do equipamento.
Quando uma máquina térmica funciona, o trabalho é realizado, pois o gás começa a perder energia e esfria até uma determinada temperatura. Este último é geralmente vários graus mais alto que a atmosfera circundante. Esta é a temperatura da geladeira. Este dispositivo especial foi projetado para resfriar e subseqüente condensação do vapor de exaustão. Onde houver condensadores, a temperatura do refrigerador às vezes é inferior à temperatura ambiente.
Numa máquina térmica, quando um corpo aquece e se expande, ele não é capaz de ceder toda a sua energia interna para realizar trabalho. Parte do calor será transferido para o refrigerador junto com os gases de exaustão ou vapor. Esta parte da energia térmica interna é inevitavelmente perdida. Durante a combustão do combustível, o fluido de trabalho recebe uma certa quantidade de calor Q1 do aquecedor. Ao mesmo tempo, ainda realiza o trabalho A, durante o qual transfere parte da energia térmica para o refrigerador: Q2 A eficiência caracteriza a eficiência do motor na área de conversão e transmissão de energia. Este indicador é frequentemente medido como uma percentagem. Fórmula de eficiência: η*A/Qx100%, onde Q é a energia despendida, A é o trabalho útil. Com base na lei da conservação da energia, podemos concluir que a eficiência será sempre menor que a unidade. Em outras palavras, nunca haverá trabalho mais útil do que a energia despendida nele. A eficiência do motor é a relação entre o trabalho útil e a energia fornecida pelo aquecedor. Pode ser representado na forma da seguinte fórmula: η = (Q1-Q2)/ Q1, onde Q1 é o calor recebido do aquecedor e Q2 é o calor fornecido ao refrigerador. O trabalho realizado por uma máquina térmica é calculado usando a seguinte fórmula: A = |QH| - |QX|, onde A é trabalho, QH é a quantidade de calor recebida do aquecedor, QX é a quantidade de calor fornecida ao refrigerador. |QH| - |QX|)/|QH| = 1 - |QX|/|QH| É igual à razão entre o trabalho realizado pelo motor e a quantidade de calor recebida. Parte da energia térmica é perdida durante esta transferência. A eficiência máxima de uma máquina térmica é observada no dispositivo de Carnot. Isto se deve ao fato de que neste sistema depende apenas da temperatura absoluta do aquecedor (Tn) e do resfriador (Tx). A eficiência de uma máquina térmica operando de acordo com o ciclo de Carnot é determinada pela seguinte fórmula: (Tn - Tx)/ Tn = - Tx - Tn. Hoje em dia, existem muitos tipos de motores térmicos que operam com princípios e combustíveis diferentes. Todos eles têm sua própria eficiência. Isso inclui o seguinte: Motor de combustão interna (pistão), que é um mecanismo onde parte da energia química da queima do combustível é convertida em energia mecânica. Tais dispositivos podem ser gasosos e líquidos. Existem motores de 2 tempos e 4 tempos. Eles podem ter um ciclo de trabalho contínuo. De acordo com o método de preparação da mistura de combustível, tais motores são carburadores (com formação de mistura externa) e diesel (com formação de mistura interna). Com base no tipo de conversor de energia, eles são divididos em pistão, jato, turbina e combinados. A eficiência dessas máquinas não excede 0,5. Um motor Stirling é um dispositivo no qual o fluido de trabalho está localizado em um espaço confinado. É um tipo de motor de combustão externa. O princípio de seu funcionamento baseia-se no resfriamento/aquecimento periódico do corpo com produção de energia devido a alterações em seu volume. Este é um dos motores mais eficientes. Motor turbinado (rotativo) com combustão externa de combustível. Essas instalações são mais frequentemente encontradas em usinas termelétricas. Motores de combustão interna turbinados (rotativos) são usados em usinas termelétricas em modo de pico. Não tão difundido quanto outros. Um motor de turbina gera parte de seu empuxo por meio de sua hélice. O resto obtém dos gases de escape. Seu projeto é um motor rotativo (turbina a gás), em cujo eixo é montada uma hélice. Motores de foguete, turbojato e jato que obtêm impulso dos gases de escapamento. Os motores de estado sólido usam matéria sólida como combustível. Durante a operação, não é o volume que muda, mas a forma. Ao operar o equipamento, é utilizada uma diferença de temperatura extremamente pequena. É possível aumentar a eficiência de uma máquina térmica? A resposta deve ser procurada na termodinâmica. Ela estuda as transformações mútuas de diferentes tipos de energia. Foi estabelecido que é impossível converter toda a energia térmica disponível em elétrica, mecânica, etc. Porém, a sua conversão em energia térmica ocorre sem quaisquer restrições. Isto é possível devido ao fato de que a natureza da energia térmica é baseada no movimento desordenado (caótico) das partículas. Quanto mais um corpo aquece, mais rapidamente as suas moléculas constituintes se moverão. O movimento das partículas se tornará ainda mais errático. Junto com isso, todos sabem que a ordem pode facilmente se transformar em caos, o que é muito difícil de ordenar. fb.ru Fator de eficiência (eficiência) é um termo que pode ser aplicado, talvez, a todos os sistemas e dispositivos. Até uma pessoa tem um fator de eficiência, embora provavelmente ainda não exista uma fórmula objetiva para encontrá-lo. Neste artigo explicaremos detalhadamente o que é eficiência e como ela pode ser calculada para diversos sistemas. A eficiência é um indicador que caracteriza a eficácia de um sistema em termos de produção ou conversão de energia. A eficiência é uma quantidade imensurável e é representada como um valor numérico na faixa de 0 a 1 ou como uma porcentagem. A eficiência é indicada pelo símbolo Ƞ. A fórmula matemática geral para encontrar a eficiência é escrita da seguinte forma: Ƞ=A/Q, onde A é a energia/trabalho útil realizado pelo sistema, e Q é a energia consumida por este sistema para organizar o processo de obtenção de produção útil. O fator de eficiência, infelizmente, é sempre menor ou igual à unidade, pois, pela lei da conservação da energia, não podemos obter mais trabalho do que a energia despendida. Além disso, a eficiência, de fato, raramente é igual à unidade, pois o trabalho útil é sempre acompanhado de perdas, por exemplo, para aquecimento do mecanismo. Uma máquina térmica é um dispositivo que converte energia térmica em energia mecânica. Em uma máquina térmica, o trabalho é determinado pela diferença entre a quantidade de calor recebida do aquecedor e a quantidade de calor fornecida ao resfriador e, portanto, a eficiência é determinada pela fórmula: Acredita-se que a maior eficiência seja proporcionada pelos motores que operam no ciclo de Carnot. Neste caso, a eficiência é determinada pela fórmula: Um motor elétrico é um dispositivo que converte energia elétrica em energia mecânica, portanto eficiência neste caso é a relação de eficiência do dispositivo na conversão de energia elétrica em energia mecânica. A fórmula para encontrar a eficiência de um motor elétrico é assim: A energia elétrica é encontrada como o produto da corrente e tensão do sistema (P=UI), e a potência mecânica como a razão de trabalho por unidade de tempo (P=A/t) Um transformador é um dispositivo que converte corrente alternada de uma tensão em corrente alternada de outra tensão, mantendo a frequência. Além disso, os transformadores também podem converter corrente alternada em corrente contínua. A eficiência do transformador é encontrada pela fórmula: Vale ressaltar que além da eficiência, existem uma série de indicadores que caracterizam a eficiência dos processos energéticos, e às vezes podemos nos deparar com descrições como - eficiência da ordem de 130%, porém neste caso precisamos entender que o termo não é usado de forma totalmente correta e, muito provavelmente, o autor ou fabricante entende esta abreviatura como significando uma característica ligeiramente diferente. Por exemplo, as bombas de calor distinguem-se pelo facto de poderem libertar mais calor do que consomem. Assim, uma máquina de refrigeração pode retirar mais calor do objeto que está sendo resfriado do que foi gasto em energia equivalente para organizar a remoção. O indicador de eficiência de uma máquina de refrigeração é denominado coeficiente de refrigeração, denotado pela letra Ɛ e determinado pela fórmula: Ɛ=Qx/A, onde Qx é o calor retirado da extremidade fria, A é o trabalho despendido no processo de remoção . No entanto, às vezes o coeficiente de refrigeração também é chamado de eficiência da máquina de refrigeração. Também é interessante que a eficiência das caldeiras que operam com combustível orgânico geralmente é calculada com base no poder calorífico inferior, podendo ser maior que a unidade. No entanto, ainda é tradicionalmente chamada de eficiência. É possível determinar o rendimento de uma caldeira pelo poder calorífico superior, e então será sempre inferior a um, mas neste caso será inconveniente comparar o desempenho das caldeiras com dados de outras instalações. Diapositivo 1 Diapositivo 2 Diapositivo 3 Diapositivo 4 Diapositivo 5 Diapositivo 6 Diapositivo 7 Diapositivo 8 Diapositivo 9 « Física - 10º ano" Para resolver problemas, é necessário usar expressões conhecidas para determinar a eficiência de máquinas térmicas e ter em mente que a expressão (13.17) é válida apenas para uma máquina térmica ideal. Tarefa 1. Na caldeira de uma máquina a vapor a temperatura é de 160°C e a temperatura do refrigerador é de 10°C. Solução. O trabalho máximo pode ser realizado por uma máquina térmica ideal operando de acordo com o ciclo de Carnot, cuja eficiência é η = (T 1 - T 2)/T 1, onde T 1 e T 2 são as temperaturas absolutas do aquecedor e frigorífico. Para qualquer máquina térmica, a eficiência é determinada pela fórmula η = A/Q 1, onde A é o trabalho realizado pela máquina térmica, Q 1 é a quantidade de calor recebida pela máquina do aquecedor. Então onde A = η 1 mq(1 - T 2 /T 1) = 1,2 10 9 J. Tarefa 2. Uma máquina a vapor com potência de N = 14,7 kW consome combustível pesando m = 8,1 kg por 1 hora de operação, com calor específico de combustão q = 3,3 · 10 7 J/kg. Solução. A eficiência de uma máquina térmica é igual à razão entre o trabalho mecânico A realizado e a quantidade de calor gasta Qlt liberada durante a combustão do combustível. Trabalho realizado durante o mesmo tempo A = Nt. Assim, η = A/Q 1 = Nt/qm = 0,198, ou η ≈ 20%. Para uma máquina térmica ideal Tarefa 3. Uma máquina térmica ideal com eficiência η opera em ciclo reverso (Fig. 13.15). Qual é a quantidade máxima de calor que pode ser retirada do refrigerador realizando o trabalho mecânico A? Como a máquina de refrigeração opera em ciclo reverso, para que o calor seja transferido de um corpo menos aquecido para outro mais aquecido, é necessário que forças externas realizem trabalho positivo. Finalmente, Q 2 = (A/η)(1 - η). Fonte: “Física - 10º ano”, 2014, livro didático Myakishev, Bukhovtsev, Sotsky Fundamentos da termodinâmica. Fenômenos térmicos - Física, livro didático para a 10ª série - Física escolarOperação do motor térmico
Motor de Carnot
As leis da termodinâmica permitiram calcular a máxima eficiência possível. Este indicador foi calculado pela primeira vez pelo cientista e engenheiro francês Sadi Carnot. Ele inventou uma máquina térmica que funcionava com gás ideal. Funciona em um ciclo de 2 isotermas e 2 adiabats. O princípio de seu funcionamento é bastante simples: um aquecedor é conectado a um recipiente com gás, fazendo com que o fluido de trabalho se expanda isotermicamente. Ao mesmo tempo, funciona e recebe uma certa quantidade de calor. Depois a embarcação é isolada termicamente. Apesar disso, o gás continua a se expandir, mas de forma adiabática (sem troca de calor com o meio ambiente). Neste momento, sua temperatura cai para a de uma geladeira. Nesse momento, o gás entra em contato com o refrigerador, liberando uma certa quantidade de calor durante a compressão isométrica. Em seguida, a embarcação é novamente isolada termicamente. Neste caso, o gás é comprimido adiabaticamente até seu volume e estado originais.Variedades
Outros tipos de motores térmicos
Como você pode aumentar a eficiência
Definição de eficiência
Fórmula geral
Eficiência do motor térmico
Eficiência do motor elétrico
Eficiência do transformador
Eficiência ou não eficiência?
A tarefa é determinar a eficiência a partir de um gráfico de pressão versus volume. Calcule a eficiência de uma máquina térmica usando um gás ideal monoatômico como fluido de trabalho e operando de acordo com o ciclo mostrado na figura. O aparecimento de novos desenhos e registros ocorre somente após um clique do mouse.
A tarefa é determinar a eficiência a partir de um gráfico de pressão versus volume. Calcule a eficiência de uma máquina térmica usando um gás ideal monoatômico como fluido de trabalho e operando de acordo com o ciclo mostrado na figura.
Dica nº 1 Portanto, é necessário determinar em cada processo pela mudança de temperatura a quantidade de calor recebida ou liberada. A quantidade de calor é calculada com base na primeira lei da termodinâmica.
Dica nº 2 O trabalho realizado em qualquer processo é numericamente igual à área da figura incluída no gráfico nas coordenadas P(V). A área da figura sombreada é igual ao trabalho no processo 2-3, e a área da figura sombreada é igual ao trabalho no processo 4-1, e é esse trabalho do gás que é negativo , porque de 4 para 1 o volume diminui. O trabalho por ciclo é igual à soma desses trabalhos. Portanto, o trabalho realizado pelo gás por ciclo é numericamente igual à área deste ciclo.
Algoritmo para resolver o problema. 1. Escreva a fórmula da eficiência. 2. Determine o trabalho do gás com base na área da figura do processo nas coordenadas P, V. 3. Analise em qual dos processos a quantidade de calor é absorvida e não liberada. 4.Usando a 1ª lei da termodinâmica, calcule a quantidade de calor recebida. 5. Calcule a eficiência.
1. Escreva a fórmula da eficiência. 2. Determine o trabalho do gás com base na área da figura do processo nas coordenadas P, V. Solução
1. Processo 1–2. V = const, P T Q é absorvido 2. Processo 2 – 3. P = const, V , T Q é absorvido 3. Processo 3 – 4. V = const, P , T Q é liberado 4. Processo 4 – 1. P = const, V , T Q liberado 3. Analise em qual dos processos a quantidade de calor é absorvida e não liberada.
Para o processo 1-2 4. Usando a 1ª lei da termodinâmica, calcule a quantidade de calor recebida. portanto Para um processo isocórico, subtraia o superior da equação inferior
Qual é o trabalho máximo que uma máquina pode teoricamente realizar se um carvão pesando 200 kg com um calor específico de combustão de 2,9 10 7 J/kg for queimado em uma fornalha com uma eficiência de 60%?
Fica claro pelas condições do problema que Q 1 faz parte da quantidade de calor liberada durante a combustão do combustível: Q 1 = η 1 mq.
Temperatura da caldeira 200 °C, frigorífico 58 °C.
Determine a eficiência desta máquina e compare-a com a eficiência de uma máquina térmica ideal.
Quantidade de calor Q 1 = mq.
η < η ид.
Diagrama esquemático de uma máquina de refrigeração: uma quantidade de calor Q 2 é retirada do refrigerador, o trabalho é realizado por forças externas e uma quantidade de calor Q 1 é transferida para o aquecedor.
Por isso, 
Q 2 = Q 1 (1 - η), Q 1 = A/η.