Leo tutakuambia ufanisi (faingi ya ufanisi) ni nini, jinsi ya kuihesabu, na mahali ambapo dhana hii inatumika.
Mtu na utaratibu
Mashine ya kufulia na kopo yanafanana nini? Tamaa ya mtu kujiondoa hitaji la kufanya kila kitu peke yake. Kabla ya uvumbuzi wa injini ya mvuke, watu walikuwa na misuli yao tu. Walifanya kila kitu wao wenyewe: walilima, walipanda, walipika, walivua samaki, walisuka kitani. Ili kuhakikisha uhai wakati wa majira ya baridi kali, kila mshiriki wa familia ya wakulima alifanya kazi saa za mchana kuanzia umri wa miaka miwili hadi kifo chake. Watoto wachanga zaidi walichunga wanyama na walikuwa wakisaidia (kuleta, kuwaambia, piga simu, kuchukua) watu wazima. Msichana huyo aliwekwa kwa mara ya kwanza nyuma ya gurudumu linalozunguka akiwa na umri wa miaka mitano! Hata wazee wa kina walikata vijiko na kufuma viatu vya bast, na bibi wazee zaidi na wasio na uwezo waliketi kwenye looms na magurudumu yanayozunguka, ikiwa macho yao yanaruhusiwa. Hawakuwa na wakati wa kufikiria nyota ni nini na kwa nini zinang'aa. Watu walichoka: kila siku walipaswa kwenda na kufanya kazi, bila kujali hali ya afya, maumivu na maadili. Kwa kawaida, mwanamume huyo alitaka kupata wasaidizi ambao angalau wangepunguza kidogo mabega yake yenye kazi kupita kiasi.
Ya kuchekesha na ya ajabu
Teknolojia ya hali ya juu zaidi siku hizo ilikuwa farasi na gurudumu la kinu. Lakini walifanya kazi mara mbili au tatu tu kuliko mwanadamu. Lakini wavumbuzi wa kwanza walianza kuja na vifaa ambavyo vilionekana kuwa vya kushangaza sana. Katika filamu "Hadithi ya Upendo wa Milele", Leonardo da Vinci aliunganisha boti ndogo kwenye miguu yake ili kutembea juu ya maji. Hii ilisababisha matukio kadhaa ya kuchekesha wakati mwanasayansi alitumbukia ziwani na nguo zake. Ingawa kipindi hiki ni uvumbuzi wa mwandishi wa skrini, uvumbuzi kama huo lazima uonekane hivyo - wa kuchekesha na wa kuchekesha.
karne ya 19: chuma na makaa ya mawe
Lakini katikati ya karne ya 19 kila kitu kilibadilika. Wanasayansi wamegundua nguvu ya shinikizo la kupanua mvuke. Bidhaa muhimu zaidi za wakati huo zilikuwa chuma kwa ajili ya utengenezaji wa boilers na makaa ya mawe kwa ajili ya kupokanzwa maji ndani yao. Wanasayansi wa wakati huo walipaswa kuelewa ufanisi ni nini katika fizikia ya mvuke na gesi, na jinsi ya kuiongeza.
Mchanganyiko wa mgawo katika hali ya jumla ni:
η=A/Q
η - ufanisi, A - kazi muhimu, Q - nishati imetumika.
Kazi na uchangamfu
Ufanisi (ufanisi kwa kifupi) ni kiasi kisicho na kipimo. Inafafanuliwa kama asilimia na inakokotolewa kama uwiano wa nishati inayotumika kwa kazi muhimu. Neno la mwisho mara nyingi hutumiwa na akina mama wa matineja wasiojali wanapowalazimisha kufanya kitu karibu na nyumba. Lakini kwa kweli, hii ndiyo matokeo halisi ya juhudi zilizotumika. Hiyo ni, ikiwa ufanisi wa mashine ni 20%, basi inabadilisha tu moja ya tano ya nishati iliyopokelewa katika hatua. Sasa wakati wa kununuagari, msomaji asiwe na swali, je injini ina ufanisi gani.
Ikiwa mgawo umekokotolewa kama asilimia, basi fomula ni:
η=100%(A/Q)
η - ufanisi, A - kazi muhimu, Q - nishati imetumika.
Hasara na ukweli
Hakika mabishano haya yote yanaleta mkanganyiko. Kwa nini usivumbue gari ambalo linaweza kutumia nishati zaidi ya mafuta? Ole, ulimwengu wa kweli hauko hivyo. Shuleni, watoto hutatua matatizo ambayo hakuna msuguano, mifumo yote imefungwa, na mionzi ni madhubuti ya monochromatic. Wahandisi wa kweli katika viwanda vya utengenezaji wanalazimika kuzingatia uwepo wa mambo haya yote. Fikiria, kwa mfano, ufanisi wa injini ya joto ni nini, na mgawo huu unajumuisha nini.
Mchanganyiko katika kesi hii inaonekana kama hii:
η=(Q1-Q2)/Q1
Katika hali hii, Q1 ni kiasi cha joto ambacho injini ilipokea kutokana na kupasha joto, na Q2 ni kiasi cha joto ambalo lilitoa kwa mazingira (kwa ujumla hujulikana kama jokofu).
mafuta huwaka na kupanuka, nguvu husukuma pistoni inayoendesha kipengele cha mzunguko. Lakini mafuta yamo kwenye chombo fulani. Inapokanzwa, huhamisha joto kwenye kuta za chombo. Hii inasababisha upotezaji wa nishati. Ili pistoni kushuka, gesi lazima ipozwe. Kwa kufanya hivyo, sehemu yake hutolewa kwenye mazingira. Na itakuwa nzuri ikiwa gesi ilitoa joto zote kwa kazi muhimu. Lakini, ole, hupungua polepole sana, hivyo mvuke ya moto hutoka. Sehemu ya nishati hutumiwa kupokanzwa hewa. Pistoni husogea kwenye silinda ya chuma tupu. Kingo zake zinafaa dhidi ya kuta; wakati wa kusonga, nguvu za msuguano huingia. Pistoni huwasha moto silinda yenye mashimo, ambayo pia husababisha kupoteza nishati. Mwendo wa kutafsiri wa juu na chini wa fimbo hupitishwa kwa torati kupitia safu ya viunga vinavyosuguana na kupashana joto, yaani, sehemu ya nishati ya msingi pia hutumiwa kwa hili.
Bila shaka, katika mashine za kiwandani, nyuso zote hung'olewa hadi kufikia kiwango cha atomiki, metali zote ni kali na zina mshikamano wa chini kabisa wa mafuta, na mafuta ya pistoni yana sifa bora zaidi. Lakini katika injini yoyote, nishati ya petroli hutumiwa kupasha joto sehemu, hewa na msuguano.
Sufuria na bakuli
Sasa tunapendekeza kuelewa ufanisi wa boiler ni nini, na inajumuisha nini. Mama yeyote wa nyumbani anajua: ukiacha maji yachemke kwenye sufuria chini ya kifuniko kilichofungwa, basi maji yatashuka kwenye jiko, au kifuniko "kitacheza". Boiler yoyote ya kisasa imepangwa kwa njia sawa:
- joto hupasha joto chombo kilichofungwa kilichojaa maji;
- maji huwa mvuke mkali sana;
- wakati wa kupanuka, mchanganyiko wa maji ya gesi huzungusha turbines au bastola za kusogeza.
Kama vile katika injini, nishati hupotea ili kupasha joto boiler, mabomba na msuguano wa viungo vyote, kwa hivyo hakuna utaratibu unaweza kuwa na ufanisi sawa na 100%.
Mchanganyiko wa mashine zinazofanya kazi kulingana na mzunguko wa Carnot inaonekana kama fomula ya jumla ya injini ya joto, badala ya kiwango cha joto - halijoto.
η=(T1-T2)/T1.
Kituo cha Anga
Na kama utaweka utaratibu angani? Nishati ya jua bila malipo inapatikana saa 24 kwa siku, kupoeza gesi yoyote kunawezekana kwa 0o Kelvin karibu papo hapo. Labda katika nafasi ufanisi wa uzalishaji ungekuwa wa juu zaidi? Jibu ni ngumu: ndio na hapana. Sababu hizi zote zinaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa uhamishaji wa nishati kwa kazi muhimu. Lakini kutoa hata tani elfu kwa urefu uliotaka bado ni ghali sana. Hata kama kiwanda kama hicho kitafanya kazi kwa miaka mia tano, haitalipa gharama ya kuongeza vifaa, ndiyo sababu waandishi wa hadithi za kisayansi wanatumia kwa bidii wazo la lifti ya nafasi - hii itarahisisha kazi hiyo na kufanya. inaweza kibiashara kuhamisha viwanda hadi angani.
