Ngayon ay sasabihin namin sa iyo kung ano ang kahusayan (efficiency factor), kung paano ito kalkulahin, at kung saan inilalapat ang konseptong ito.
Tao at mekanismo
Ano ang pagkakatulad ng washing machine at cannery? Ang pagnanais ng isang tao na mapawi ang kanyang sarili sa pangangailangan na gawin ang lahat sa kanyang sarili. Bago ang pag-imbento ng steam engine, ang mga tao ay mayroon lamang kanilang mga kalamnan sa kanilang pagtatapon. Ginawa nila ang lahat sa kanilang sarili: nag-araro sila, naghasik, nagluto, nahuli ng isda, naghabi ng flax. Upang matiyak ang kaligtasan sa mahabang taglamig, ang bawat miyembro ng pamilyang magsasaka ay nagtatrabaho sa liwanag ng araw mula sa edad na dalawa hanggang sa kanyang kamatayan. Ang mga bunsong bata ay nag-aalaga sa mga hayop at tinutulungan (dalhin, sabihin, tawagan, kunin) ang mga matatanda. Ang batang babae ay unang inilagay sa likod ng isang umiikot na gulong sa edad na lima! Kahit na ang malalalim na matatanda ay naggupit ng mga kutsara at naghabi ng mga sapatos na bast, at ang pinakamatanda at mahinang mga lola ay nakaupo sa mga habihan at umiikot na mga gulong, kung pinapayagan ang kanilang paningin. Wala silang panahon para isipin kung ano ang mga bituin at kung bakit sila nagniningning. Napagod ang mga tao: araw-araw kailangan nilang pumunta at magtrabaho, anuman ang estado ng kalusugan, sakit at moral. Natural, gusto ng lalaki na humanap ng mga katulong na kahit papaano ay magpapagaan sa kanyang sobrang trabahong mga balikat.
Nakakatawa at kakaiba
Ang pinaka-advanced na teknolohiya noong mga panahong iyon ay ang kabayo at ang gulong ng gilingan. Ngunit dalawa o tatlong beses lamang silang gumawa ng trabaho kaysa sa isang tao. Ngunit ang mga unang imbentor ay nagsimulang makabuo ng mga device na mukhang kakaiba. Sa pelikulang "The Story of Eternal Love", ikinabit ni Leonardo da Vinci ang maliliit na bangka sa kanyang mga paa upang maglakad sa tubig. Ito ay humantong sa ilang mga nakakatawang insidente nang ang siyentipiko ay bumulusok sa lawa na nakasuot ng kanyang damit. Bagama't ang episode na ito ay imbensyon lamang ng tagasulat ng senaryo, tiyak na ganoon ang hitsura ng mga imbensyon - nakakatawa at nakakatawa.
ika-19 na siglo: bakal at karbon
Ngunit sa kalagitnaan ng ika-19 na siglo nagbago ang lahat. Napagtanto ng mga siyentipiko ang puwersa ng presyon ng pagpapalawak ng singaw. Ang pinakamahalagang kalakal noong panahong iyon ay bakal para sa paggawa ng mga boiler at karbon para sa pagpainit ng tubig sa kanila. Kailangang maunawaan ng mga siyentipiko noong panahong iyon kung ano ang kahusayan sa pisika ng singaw at gas, at kung paano ito pataasin.
Ang formula para sa coefficient sa pangkalahatang kaso ay:
η=A/Q
η - kahusayan, A - kapaki-pakinabang na trabaho, Q - enerhiya na ginugol.
Trabaho at init
Ang Efficiency (pinaikling kahusayan) ay isang walang sukat na dami. Ito ay tinukoy bilang isang porsyento at kinakalkula bilang ratio ng enerhiya na ginugol sa kapaki-pakinabang na trabaho. Ang huling termino ay kadalasang ginagamit ng mga ina ng mga negligent na tinedyer kapag pinipilit nila silang gumawa ng isang bagay sa paligid ng bahay. Ngunit sa katunayan, ito ang tunay na resulta ng pagsisikap na ginugol. Iyon ay, kung ang kahusayan ng makina ay 20%, kung gayon ito ay nagko-convert lamang ng isang-ikalima ng enerhiya na natanggap sa pagkilos. Ngayon kapag bumibilikotse, hindi dapat magtanong ang mambabasa, kung ano ang kahusayan ng makina.
Kung ang coefficient ay kinakalkula bilang isang porsyento, ang formula ay:
η=100%(A/Q)
η - kahusayan, A - kapaki-pakinabang na trabaho, Q - enerhiya na ginugol.
Pagkawala at katotohanan
Tiyak na nagdudulot ng pagkalito ang lahat ng argumentong ito. Bakit hindi mag-imbento ng kotse na maaaring gumamit ng mas maraming enerhiya sa gasolina? Naku, hindi naman ganoon ang totoong mundo. Sa paaralan, nalulutas ng mga bata ang mga problema kung saan walang alitan, ang lahat ng mga sistema ay sarado, at ang radiation ay mahigpit na monochromatic. Ang mga tunay na inhinyero sa mga halaman ng pagmamanupaktura ay pinipilit na isaalang-alang ang pagkakaroon ng lahat ng mga salik na ito. Isaalang-alang, halimbawa, kung ano ang kahusayan ng isang heat engine, at kung ano ang binubuo ng coefficient na ito.
Ang formula sa kasong ito ay ganito ang hitsura:
η=(Q1-Q2)/Q1
Sa kasong ito, ang Q1 ay ang dami ng init na natanggap ng makina mula sa pag-init, at ang Q2 ay ang dami ng init na ibinibigay nito sa kapaligiran (karaniwang tinutukoy bilang refrigerator).
Ang gasolina ay umiinit at lumalawak, ang puwersa ay nagtutulak sa piston na nagtutulak sa umiinog na elemento. Ngunit ang gasolina ay nakapaloob sa ilang sisidlan. Kapag pinainit, inililipat nito ang init sa mga dingding ng sisidlan. Ito ay humahantong sa pagkawala ng enerhiya. Upang ang piston ay bumaba, ang gas ay dapat na palamig. Upang gawin ito, ang bahagi nito ay inilabas sa kapaligiran. At magiging mabuti kung ang gas ay nagbigay ng lahat ng init sa kapaki-pakinabang na trabaho. Ngunit, sayang, ito ay lumalamig nang napakabagal, kaya lumalabas ang mainit na singaw. Ang bahagi ng enerhiya ay ginugugol sa pag-init ng hangin. Ang piston ay gumagalaw sa isang guwang na metal na silindro. Ang mga gilid nito ay magkasya nang mahigpit sa mga dingding; kapag gumagalaw, pumapasok ang mga puwersa ng friction. Pinapainit ng piston ang guwang na silindro, na humahantong din sa pagkawala ng enerhiya. Ang pataas at pababang translational movement ng rod ay dinadala sa isang torque sa pamamagitan ng isang serye ng mga joints na kumakapit sa isa't isa at umiinit, ibig sabihin, bahagi ng pangunahing enerhiya ang ginugugol din dito.
Siyempre, sa mga factory machine, lahat ng surface ay pinakintab sa atomic level, lahat ng metal ay malalakas at may pinakamababang thermal conductivity, at ang piston oil ay may pinakamahusay na katangian. Ngunit sa anumang makina, ang enerhiya ng gasolina ay ginagamit upang magpainit ng mga bahagi, hangin at friction.
Kawali at kaldero
Ngayon ay ipinapanukala naming maunawaan kung ano ang kahusayan ng boiler, at kung ano ang binubuo nito. Alam ng sinumang maybahay: kung iniwan mo ang tubig upang pakuluan sa isang kasirola sa ilalim ng isang saradong takip, kung gayon ang alinman sa tubig ay tutulo sa kalan, o ang takip ay "sumayaw". Ang anumang modernong boiler ay nakaayos sa halos parehong paraan:
- pinainit ng init ang isang saradong lalagyan na puno ng tubig;
- tubig nagiging sobrang init na singaw;
- kapag lumalawak, ang pinaghalong tubig-gas ay nagpapaikot ng mga turbine o nagpapakilos ng mga piston.
Tulad ng sa isang makina, nawawala ang enerhiya upang mapainit ang boiler, mga tubo at friction ng lahat ng mga joints, kaya walang mekanismo ang maaaring magkaroon ng kahusayan na katumbas ng 100%.
Ang formula para sa mga makinang gumagana ayon sa Carnot cycle ay mukhang pangkalahatang formula para sa isang heat engine, sa halip na ang dami ng init - temperatura.
η=(T1-T2)/T1.
Space Station
At kung ilalagay mo ang mekanismo sa kalawakan? Available ang libreng solar energy 24 na oras sa isang araw, ang paglamig ng anumang gas ay posibleng literal sa 0o Kelvin halos kaagad. Siguro sa kalawakan ang kahusayan ng produksyon ay magiging mas mataas? Ang sagot ay hindi maliwanag: oo at hindi. Ang lahat ng mga salik na ito ay maaaring makabuluhang mapabuti ang paglipat ng enerhiya sa kapaki-pakinabang na trabaho. Ngunit ang paghahatid ng kahit isang libong tonelada sa nais na taas ay hindi kapani-paniwalang mahal pa rin. Kahit na ang naturang pabrika ay nagpapatakbo sa loob ng limang daang taon, hindi nito babayaran ang halaga ng pagtataas ng kagamitan, kaya naman ang mga manunulat ng science fiction ay aktibong sinasamantala ang ideya ng isang space elevator - ito ay lubos na magpapasimple sa gawain at gagawin. maaaring mabuhay sa komersyo ang paglipat ng mga pabrika sa kalawakan.
