Sot do t'ju tregojmë se çfarë është efikasiteti (faktori i efikasitetit), si ta llogaritni atë dhe ku zbatohet ky koncept.
Njeriu dhe mekanizmi
Çfarë të përbashkët kanë një makinë larëse dhe një fabrikë konservash? Dëshira e një personi për të çliruar veten nga nevoja për të bërë gjithçka vetë. Para shpikjes së motorit me avull, njerëzit kishin në dispozicion vetëm muskujt e tyre. Ata bënin gjithçka vetë: lëruan, mbollën, gatuanin, kapnin peshk, endnin lirin. Për të siguruar mbijetesën gjatë dimrit të gjatë, çdo anëtar i familjes fshatare punonte me orët e ditës nga mosha dy vjeçare deri në vdekjen e tij. Fëmijët më të vegjël kujdeseshin për kafshët dhe po ndihmonin (sillnin, tregoni, telefononi, merrni) të rriturit. Vajza u vendos për herë të parë pas një rrote rrotulluese në moshën pesë vjeçare! Edhe pleqtë e thellë prisnin lugë dhe endnin këpucë, dhe gjyshet më të moshuara dhe të pafuqishme uleshin në tezgjah dhe rrota tjerrëse, nëse shikimi i tyre lejonte. Ata nuk kishin kohë të mendonin se çfarë janë yjet dhe pse shkëlqejnë. Njerëzit u lodhën: çdo ditë duhej të shkonin e të punonin, pavarësisht nga gjendja shëndetësore, dhimbjet dhe morali. Natyrisht, burri donte të gjente ndihmës që të paktën do t'i lehtësonin pak shpatullat e tij të mbingarkuara.
Qeske dhe e çuditshme
Teknologjia më e avancuar në ato ditë ishte kali dhe rrota e mullirit. Por ata bënë vetëm dy ose tre herë më shumë punë se një njeri. Por shpikësit e parë filluan të vinin me pajisje që dukeshin shumë të çuditshme. Në filmin "Historia e dashurisë së përjetshme", Leonardo da Vinci ngjiti varka të vogla në këmbët e tij për të ecur mbi ujë. Kjo çoi në disa incidente qesharake kur shkencëtari u zhyt në liqen me rrobat e tij. Edhe pse ky episod është vetëm një shpikje e skenaristit, shpikje të tilla duhet të jenë dukur kështu - komike dhe qesharake.
Shekulli i 19-të: hekuri dhe qymyri
Por në mesin e shekullit të 19-të gjithçka ndryshoi. Shkencëtarët kanë kuptuar forcën e presionit të avullit në zgjerim. Mallrat më të rëndësishme të asaj kohe ishin hekuri për prodhimin e kaldajave dhe qymyri për ngrohjen e ujit në to. Shkencëtarët e asaj kohe duhej të kuptonin se çfarë është efikasiteti në fizikën e avullit dhe gazit dhe si ta rrisnin atë.
Formula për koeficientin në rastin e përgjithshëm është:
η=A/Q
η - efikasiteti, A - punë e dobishme, Q - energjia e shpenzuar.
Punë dhe ngrohtësi
Efiçenca (efikasiteti i shkurtuar) është një sasi pa dimension. Përcaktohet si përqindje dhe llogaritet si raport i energjisë së shpenzuar ndaj punës së dobishme. Termi i fundit përdoret shpesh nga nënat e adoleshentëve të pakujdesshëm kur i detyrojnë të bëjnë diçka nëpër shtëpi. Por në fakt, ky është rezultati i vërtetë i përpjekjes së shpenzuar. Kjo do të thotë, nëse efikasiteti i makinës është 20%, atëherë ajo konverton vetëm një të pestën e energjisë së marrë në veprim. Tani kur blejnëmakinë, lexuesi nuk duhet të ketë një pyetje, sa është efikasiteti i motorit.
Nëse koeficienti llogaritet si përqindje, atëherë formula është:
η=100%(A/Q)
η - efikasiteti, A - punë e dobishme, Q - energjia e shpenzuar.
Humbje dhe realitet
Me siguri të gjitha këto argumente shkaktojnë hutim. Pse të mos shpikni një makinë që mund të përdorë më shumë energji karburanti? Mjerisht, bota reale nuk është e tillë. Në shkollë, fëmijët zgjidhin probleme në të cilat nuk ka fërkime, të gjitha sistemet janë të mbyllura dhe rrezatimi është rreptësisht monokromatik. Inxhinierët e vërtetë në fabrikat prodhuese janë të detyruar të marrin parasysh praninë e të gjithë këtyre faktorëve. Konsideroni, për shembull, sa është efikasiteti i një motori ngrohjeje dhe nga çfarë përbëhet ky koeficient.
Formula në këtë rast duket kështu:
η=(Q1-Q2)/Q1
Në këtë rast, Q1 është sasia e nxehtësisë që mori motori nga ngrohja dhe Q2 është sasia e nxehtësinë që i dha mjedisit (përgjithësisht i referuar si frigorifer).
Lënda djegëse nxehet dhe zgjerohet, forca shtyn pistonin që drejton elementin rrotullues. Por karburanti gjendet në një enë. Kur nxehet, ajo transferon nxehtësinë në muret e enës. Kjo çon në humbje të energjisë. Në mënyrë që pistoni të zbresë, gazi duhet të ftohet. Për ta bërë këtë, një pjesë e tij lëshohet në mjedis. Dhe do të ishte mirë që gazi t'i jepte gjithë nxehtësinë punës së dobishme. Por, mjerisht, ftohet shumë ngadalë, kështu që del avulli i nxehtë. Një pjesë e energjisë shpenzohet për ngrohjen e ajrit. Pistoni lëviz në një cilindër metalik të zbrazët. Skajet e tij përshtaten fort me muret; kur lëvizni, forcat e fërkimit hyjnë në lojë. Pistoni ngroh cilindrin e uritur, i cili gjithashtu çon në një humbje të energjisë. Lëvizja përkthimore lart e poshtë e shufrës transmetohet në një çift rrotullues përmes një sërë nyjesh që fërkohen me njëra-tjetrën dhe nxehen, domethënë, një pjesë e energjisë primare shpenzohet gjithashtu për këtë.
Sigurisht, në makinat e fabrikës, të gjitha sipërfaqet janë të lëmuara deri në nivelin atomik, të gjitha metalet janë të forta dhe kanë përçueshmërinë termike më të ulët, dhe vaji i pistonit ka vetitë më të mira. Por në çdo motor, energjia e benzinës përdoret për të ngrohur pjesët, ajrin dhe fërkimin.
Tagan dhe kazan
Tani ne propozojmë të kuptojmë se cili është efikasiteti i bojlerit dhe nga çfarë përbëhet. Çdo amvise e di: nëse lini ujë të ziejë në një tenxhere nën një kapak të mbyllur, atëherë uji ose do të pikojë mbi sobë, ose kapaku do të "vallëzojë". Çdo bojler modern është rregulluar në të njëjtën mënyrë:
- nxehtësia ngroh një enë të mbyllur plot me ujë;
- uji bëhet avull i mbinxehur;
- kur zgjerohet, përzierja gaz-ujë rrotullon turbinat ose lëviz pistonët.
Ashtu si në një motor, energjia humbet për të ngrohur bojlerin, tubacionet dhe fërkimin e të gjitha nyjeve, kështu që asnjë mekanizëm nuk mund të ketë një efikasitet të barabartë me 100%.
Formula për makinat që punojnë sipas ciklit Carnot duket si formula e përgjithshme për një motor ngrohjeje, vetëm në vend të sasisë së nxehtësisë - temperaturës.
η=(T1-T2)/T1.
Stacioni Hapësinor
Dhe nëse e vendosni mekanizmin në hapësirë? Energjia diellore falas ofrohet 24 orë në ditë, ftohja e çdo gazi është e mundur fjalë për fjalë në 0o Kelvin pothuajse menjëherë. Ndoshta në hapësirë efikasiteti i prodhimit do të ishte më i lartë? Përgjigja është e paqartë: po dhe jo. Të gjithë këta faktorë me të vërtetë mund të përmirësojnë ndjeshëm transferimin e energjisë në punë të dobishme. Por dërgimi i një mijë tonësh në lartësinë e dëshiruar është ende tepër i shtrenjtë. Edhe nëse një fabrikë e tillë funksionon për pesëqind vjet, ajo nuk do të paguajë koston e rritjes së pajisjeve, kjo është arsyeja pse shkrimtarët e trillimeve shkencore po e shfrytëzojnë në mënyrë kaq aktive idenë e një ashensori hapësinor - kjo do ta thjeshtonte shumë detyrën dhe do të bënte është komercialisht e mundshme të transferohen fabrikat në hapësirë.
