ეფექტურობა (ფიზიკა): განმარტება, ფორმულა და მაგალითები

ეფექტურობა არის სასარგებლო რაოდენობის აღწერის გზაგამომავალიპროცესს ან მანქანას შეუძლია წარმოქმნას პროცენტულადშეყვანასაჭიროა მისი წასვლა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, იგი ადარებს რამდენი ენერგიის გამოყენებას ხდება სამუშაოს შესასრულებლად, ვიდრე რამდენი დაიკარგა ან დაიხარჯება გარემოში. რაც უფრო ეფექტურია მანქანა, მით ნაკლები ენერგია დაიხარჯება.

მაგალითად, თუ სითბოს ძრავას შეუძლია მიღებული საწვავის 75 პროცენტი გადააქციოს, ხოლო 25 პროცენტი სითბოს დაკარგვის პროცესში, ეს 75 პროცენტით ეფექტური იქნება. საწვავის საწყისი 100 პროცენტიდან 75 პროცენტი გამოვიდა როგორც სასარგებლო სამუშაო.

ფიზიკაში, ტერმინისითბოს ძრავებიშეუძლია მრავალი სახის მანქანების ან პროცესების მითითება. ფორმალურად, სითბოს ძრავა არის ნებისმიერი თერმოდინამიკური სისტემა, რომელიც სითბოს ენერგიას მექანიკურ ენერგიად ან მოძრაობად აქცევს.

სითბოს ძრავის ძირითადი რეცეპტი მოიცავს შემდეგს:

• სითბოს აბაზანა, ან რაიმე ტიპის მაღალი ტემპერატურის სითბოს წყარო
• დაბალი ტემპერატურის ცივი წყალსაცავი, რომელშიც სითბო გამოიყოფა
  
• თავად ძრავა, რომელიც შთანთქავს სითბოს ცხელი რეზერვუარიდან, სისტემის შექმნის გარკვეული ფორმის შექმნის მიზნით, რომელიც მუშაობს გარემო (მაგალითად, ძრავის ჩართვა) და შემდეგ ათავისუფლებს სითბოს ენერგიას ცივ წყალსაცავში, რადგან ის უბრუნდება საწყისს სახელმწიფო
  
  

მაგალითად, მანქანაში, წვის საწვავი სითბოს წყაროა, მანქანის გარშემო გარემო ცივი წყალსაცავია და წვა. ძრავა არის ის, რის შედეგადაც ხდება სითბოს გამონაბოლქვი გარდაქმნა, როდესაც ის დგუშებს გადააქვს და ანხევს აქცევს, რაც საშუალებას აძლევს მანქანას მართვა

სითბოს ძრავის ეფექტურობა არის სისტემის მიერ შესრულებული სასარგებლო სამუშაოს თანაფარდობა (ასევე მოუწოდა სასარგებლო ენერგია ან სისტემის გამომავალი ენერგია) სისტემაში დამატებულ სითბოს ენერგიაზე (შეყვანა) ენერგია).

ეს არის იმის საზომი, თუ რამდენად კარგია სითბური ძრავა სითბოს ენერგიის მექანიკურ სამუშაოებად გადაქცევაში.

მათემატიკურად:

სადვშესრულებულია სამუშაო,Qემატება სითბო და ორივე მოცემულია ენერგიის SI განყოფილებაში: ჯოულები.

იმის გამო, რომ ეფექტურობა არის თანაფარდობა, ის ყოველთვის გამოიხატება პროცენტულად ან მნიშვნელობად 0 (არ არის ეფექტურობა) და 1 (მთლიანი ეფექტურობა - მთელი შეყვანილი ენერგია გარდაქმნილი სასარგებლო გამომუშავებაში). ეფექტურობა არასოდეს შეიძლება იყოს 1 ან 100 პროცენტზე მეტი, რადგან ეს დაარღვევს ენერგიის დაზოგვის კანონს, თუ ენერგიის გამომუშავების ოდენობა მეტი იქნებოდა, ვიდრე დახარჯული ენერგია! ეს ნიშნავს, რომ ენერგია იქმნება არაფრისგან, შეუძლებელია ამ სამყაროში.

კარნოტის ციკლი არის მაქსიმალური ეფექტურობის თერმოდინამიკური ციკლი. იმის გამო, რომ ბუნებაში არანაირი პროცესები არ არის სრულყოფილად შექცევადი - თერმოდინამიკის მეორე კანონის წყალობით, გარკვეული ენერგია ყოველთვის იკარგება, როგორც სითბო - კარნოტის ციკლი აღწერსიდეალურისითბოს ძრავა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ვერავინ შეძლო მისი აშენება.

კარნოტის ციკლის მნიშვნელობა არის ზედა საზღვრების დადგენაში, თუ რამდენად ეფექტურია ნებისმიერი რეალური ძრავა. იგი გამოიხატება თვალსაზრისითთ_თდათ_გ, ცხელი და ცივი ენერგიის რეზერვუარების ტემპერატურა, შესაბამისად, კელვინის SI განყოფილებაში.

• \ textnormal {Carnot ეფექტურობა} = \ frac {T_h - T_c} {T_h}

ის ასევე შეიძლება გამოიხატოსQ_თდაQ_გ, დამატებული სითბო და გამოყოფილი სითბო, შესაბამისად, როგორც ჯოულებში.