Radni fluid, primajući određenu količinu toplote Q 1 od grejača, daje deo te količine toplote, jednak modulu |Q2|, frižideru. Dakle, obavljeni posao ne može biti veći A = Q 1- |Q 2 |. Omjer ovog rada i količine topline koju primi ekspandirajući plin iz grijača naziva se efikasnost toplotni motor:

Efikasnost toplotnog motora koji radi u zatvorenom ciklusu uvijek je manja od jedan. Zadatak termoenergetike je da efikasnost bude što veća, odnosno da se što više toplote dobijene od grijača iskoristi za proizvodnju rada. Kako se to može postići?
Po prvi put, najsavršeniji ciklički proces, koji se sastoji od izoterme i adijabata, predložio je francuski fizičar i inženjer S. Carnot 1824. godine.

Carnot ciklus.

Pretpostavimo da se plin nalazi u cilindru, čiji su zidovi i klip napravljeni od toplinski izolacijskog materijala, a dno je od materijala visoke toplinske provodljivosti. Zapremina koju zauzima gas je jednaka V 1.

Slika 2

Dovedemo cilindar u kontakt sa grijačem (slika 2) i damo plinu priliku da se izotermno širi i radi . Plin prima određenu količinu topline od grijača P 1. Ovaj proces je grafički predstavljen izotermom (krivulja AB).

Slika 3

Kada zapremina gasa postane jednaka određenoj vrednosti V 1'< V 2 , dno cilindra je izolirano od grijača , Nakon toga, plin se adijabatski širi do zapremine V 2, koji odgovara maksimalnom mogućem hodu klipa u cilindru (adijabatski Ned). U tom slučaju, plin se hladi na temperaturu T 2< T 1 .
Ohlađeni plin se sada može izotermno komprimirati na temperaturi T2. Da bi se to postiglo, mora se dovesti u kontakt sa tijelom koje ima istu temperaturu T 2, odnosno sa frižiderom , i komprimirati gas vanjskom silom. Međutim, u ovom procesu plin se neće vratiti u prvobitno stanje - njegova temperatura će uvijek biti niža od T 1.
Stoga se izotermna kompresija dovodi do određenog srednjeg volumena V 2 '>V 1(izoterma CD). U tom slučaju, plin daje malo topline hladnjaku Q2, jednak radu kompresije koji se na njemu vrši. Nakon toga, plin se adijabatski komprimira do volumena V 1, u isto vrijeme njegova temperatura raste do T 1(adijabatski D.A.). Sada se plin vratio u prvobitno stanje, u kojem je njegova zapremina jednaka V 1, temperatura - T1, pritisak - p 1, i ciklus se može ponoviti.

Dakle, na sajtu ABC gas radi (A > 0), i na sajtu CDA rad na gasu (A< 0). Na sajtovima Ned I AD rad se obavlja samo promjenom unutrašnje energije plina. Od promene unutrašnje energije UBC = – UDA, tada je rad tokom adijabatskih procesa jednak: ABC = –ADA. Prema tome, ukupan rad po ciklusu određen je razlikom u radu obavljenom tokom izotermnih procesa (sekcije AB I CD). Numerički, ovaj rad je jednak površini figure ograničene krivuljom ciklusa ABCD.
Samo dio količine topline zapravo se pretvara u koristan rad QT, primljeno od grijača, jednako QT 1 – |QT 2 |. Dakle, u Carnotovom ciklusu, koristan posao A = QT 1– |QT 2 |.
Maksimalna efikasnost idealnog ciklusa, kao što je pokazao S. Carnot, može se izraziti u terminima temperature grijača (T 1) i frižider (T 2):

U stvarnim motorima nije moguće implementirati ciklus koji se sastoji od idealnih izotermnih i adijabatskih procesa. Stoga je efikasnost ciklusa koji se izvodi u stvarnim motorima uvijek manja od efikasnosti Carnot ciklusa (pri istim temperaturama grijača i hladnjaka):

Formula pokazuje da što je viša temperatura grijača i niža temperatura hladnjaka, to je veća efikasnost motora.

Carnot Nicolas Leonard Sadi (1796-1832) - talentovani francuski inženjer i fizičar, jedan od osnivača termodinamike. U svom djelu “Razmišljanja o pokretačkoj sili vatre i strojevima sposobnim da tu silu razviju” (1824.) prvi je pokazao da toplinski strojevi mogu obavljati rad samo u procesu prenosa topline s vrućeg tijela na hladno. Carnot je smislio idealnu toplotnu mašinu, izračunao efikasnost idealne mašine i dokazao da je ovaj koeficijent najveći mogući za svaki pravi toplotni motor.
Kao pomoć u svom istraživanju, Karno je 1824. izumeo (na papiru) idealan toplotni motor sa idealnim gasom kao radnim fluidom. Važna uloga Carnot motora nije samo u njegovoj mogućoj praktičnoj primjeni, već iu činjenici da nam omogućava da objasnimo principe rada toplotnih motora uopšte; Jednako je važno da je Carnot, uz pomoć svog motora, uspio dati značajan doprinos u utemeljenju i razumijevanju drugog zakona termodinamike. Svi procesi u Carnot mašini smatraju se ravnotežnim (reverzibilnim). Reverzibilni proces je proces koji se odvija toliko sporo da se može smatrati uzastopnim prijelazom iz jednog ravnotežnog stanja u drugo itd., a cijeli ovaj proces može se odvijati u suprotnom smjeru bez promjene obavljenog rada i količine prenesena toplota. (Imajte na umu da su svi stvarni procesi nepovratni) U mašini se odvija kružni proces ili ciklus u kojem se sistem, nakon niza transformacija, vraća u prvobitno stanje. Carnotov ciklus se sastoji od dvije izoterme i dvije adijabate. Krive A - B i C - D su izoterme, a B - C i D - A su adijabate. Prvo, plin se izotermno širi na temperaturi T 1 . Istovremeno, on prima količinu toplote Q 1 od grijača. Zatim se adijabatski širi i ne razmjenjuje toplinu sa okolnim tijelima. Nakon toga slijedi izotermna kompresija plina na temperaturi T 2 . U ovom procesu, gas prenosi količinu toplote Q2 u frižider. Konačno, plin se adijabatski komprimira i vraća u prvobitno stanje. Tokom izotermnog širenja, gas vrši rad A" 1 >0, jednak količini toplote Q 1. Sa adijabatskim širenjem B - C, pozitivan rad A" 3 jednak je smanjenju unutrašnje energije kada se gas ohladi od temperature T 1 do temperature T 2: A" 3 =- dU 1.2 =U(T 1)-U(T 2). Izotermna kompresija na temperaturi T 2 zahtijeva da se rad A 2 izvrši na plinu. Gas vrši odgovarajući negativan rad A" 2 = -A 2 = Q 2. Konačno, adijabatska kompresija zahtijeva rad obavljen na plinu A 4 = dU 2.1. Rad samog gasa A" 4 = -A 4 = -dU 2.1 = U(T 2) -U(T 1). Dakle, ukupan rad gasa tokom dva adijabatska procesa je nula. Tokom ciklusa, gas radi A" = A" 1 + A" 2 =Q 1 +Q 2 =|Q 1 |-|Q 2 |. Ovaj rad je numerički jednak površini figure ograničene krivuljom ciklusa Da bi se izračunala efikasnost, potrebno je izračunati rad za izotermne procese A - B i C - D. Proračuni dovode do sljedećeg rezultata: (2) Efikasnost Carnotovog toplotnog motora jednaka je omjeru razlike apsolutnih temperatura grijača i hladnjaka i apsolutne temperature grijača. Glavni značaj Carnotove formule (2) za efikasnost idealne mašine je da ona određuje maksimalnu moguću efikasnost bilo koje toplotne mašine. Carnot je dokazao sljedeću teoremu: bilo koja stvarna toplinska mašina koja radi s grijačem na temperaturi T 1 i hladnjakom na temperaturi T 2 ne može imati efikasnost koja premašuje efikasnost idealne toplinske mašine.
	U Otto ciklusu radna smjesa se prvo usisava u cilindar 1-2, zatim adijabatska kompresija 2-3 i nakon njenog izohornog sagorijevanja 3-4, praćeno povećanjem temperature i tlaka produkata izgaranja, njihovim adijabatskim širenjem 4-5 dolazi do izohornog pada pritiska 5 -2 i izobarnog izbacivanja izduvnih gasova klipom 2-1. Kako se na izohorama ne radi, a rad pri usisu radne smjese i izbacivanju izduvnih plinova jednak je i suprotnog predznaka, korisni rad za jedan ciklus jednak je razlici rada na adijabatima ekspanzije i kompresije i grafički je prikazano područjem ciklusa.
Upoređujući efikasnost pravog toplotnog motora sa efikasnošću Carnotovog ciklusa, treba napomenuti da se u izrazu (2) temperatura T 2 u izuzetnim slučajevima može poklapati sa temperaturom okoline koju uzimamo za frižider, ali u u opštem slučaju prelazi temperaturu okoline. Tako, na primjer, kod motora s unutrašnjim sagorijevanjem, T2 treba shvatiti kao temperaturu izduvnih plinova, a ne temperaturu okoline u koju se proizvodi izduvni gasovi.
	Na slici je prikazan ciklus četvorotaktnog motora sa unutrašnjim sagorevanjem sa izobaričnim sagorevanjem (Diesel ciklus). Za razliku od prethodnog ciklusa, u sekciji 1-2 se apsorbira. atmosferski zrak, koji je podvrgnut adijabatskoj kompresiji u dijelu 2-3 do 3 10 6 -3 10 5 Pa. Ubrizgano tečno gorivo se pali u okruženju jako komprimovanog, a samim tim i zagrejanog vazduha i izobarično gori 3-4, a zatim dolazi do adijabatskog širenja produkata sagorevanja 4-5. Preostali procesi 5-2 i 2-1 odvijaju se na isti način kao u prethodnom ciklusu. Treba imati na umu da su kod motora s unutrašnjim sagorijevanjem ciklusi uvjetno zatvoreni, jer se prije svakog ciklusa cilindar puni određenom masom radne tvari, koja se na kraju ciklusa izbacuje iz cilindra.
Ali temperatura frižidera praktički ne može biti mnogo niža od temperature okoline. Možete povećati temperaturu grijača. Međutim, svaki materijal (čvrsto tijelo) ima ograničenu otpornost na toplinu ili otpornost na toplinu. Kada se zagrije, postepeno gubi svoja elastična svojstva, a na dovoljno visokoj temperaturi se topi. Sada su glavni napori inženjera usmjereni na povećanje efikasnosti motora smanjenjem trenja njihovih dijelova, gubitaka goriva zbog nepotpunog sagorijevanja, itd. Stvarne mogućnosti za povećanje efikasnosti ovdje su i dalje velike. Dakle, za parnu turbinu, početna i krajnja temperatura pare su približno sljedeće: T 1 = 800 K i T 2 = 300 K. Na ovim temperaturama, maksimalna vrijednost koeficijenta efikasnosti je: Stvarna vrijednost efikasnosti zbog različitih vrsta gubitaka energije je približno 40%. Maksimalnu efikasnost - oko 44% - postižu motori sa unutrašnjim sagorevanjem. Efikasnost bilo kojeg toplotnog motora ne može premašiti maksimalnu moguću vrijednost gdje je T 1 apsolutna temperatura grijača, a T 2 apsolutna temperatura hladnjaka. Povećanje efikasnosti toplotnih motora i njeno približavanje maksimalnom mogućem je najvažniji tehnički zadatak.

Clausiusova nejednakost

(1854): Količina toplote koju sistem dobije u bilo kom kružnom procesu, podeljena sa apsolutnom temperaturom na kojoj je primljen ( dato količina toplote), nije pozitivna.

Količina isporučene topline kvazi-statički koje sistem prima ne zavisi od putanje tranzicije (određeno samo početnim i konačnim stanjem sistema) - za kvazistatički procesi Clausiusova nejednakost se pretvara u jednakost .

Entropija, funkcija stanja S termodinamički sistem, čija promena dS jer je infinitezimalna reverzibilna promjena stanja sistema jednaka omjeru količine topline koju sistem primi u ovom procesu (ili odnese sistemu) i apsolutnoj temperaturi T:

Magnituda dS je totalni diferencijal, tj. njegova integracija duž bilo kojeg proizvoljno odabranog puta daje razliku između vrijednosti entropija u početnom (A) i konačnom (B) stanju:

Toplota nije funkcija stanja, tako da integral δQ zavisi od odabranog prelaznog puta između stanja A i B. Entropija mjereno u J/(mol deg).

Koncept entropija kao funkcija stanja sistema se postulira drugi zakon termodinamike, što se izražava kroz entropija razlika između nepovratnih i reverzibilnih procesa. Za prvi dS>δQ/T za drugi dS=δQ/T.

Entropija kao funkcija unutrašnja energija U sistem, volumen V i broj molova n i i komponenta je karakteristična funkcija (vidi. Termodinamički potencijali). Ovo je posljedica prvog i drugog zakona termodinamike i zapisano je jednadžbom:

Gdje r - pritisak, μ i - hemijski potencijal i th komponenta. Derivati entropija prirodnim varijablama U, V I n i su jednaki:

Jednostavne formule povezuju entropija sa toplotnim kapacitetima pri konstantnom pritisku S p i konstantan volumen Cv:

Korišćenjem entropija formulisani su uslovi za postizanje termodinamičke ravnoteže sistema pri konstantnoj unutrašnjoj energiji, zapremini i broju molova i komponenta (izolovani sistem) i uslov stabilnosti za takvu ravnotežu:

To znači da entropija izolovanog sistema dostiže maksimum u stanju termodinamičke ravnoteže. Spontani procesi u sistemu mogu se odvijati samo u pravcu povećanja entropija.

Entropija pripada grupi termodinamičkih funkcija koje se nazivaju Massier-Planckove funkcije. Ostale funkcije koje pripadaju ovoj grupi su Massierova funkcija F 1 = S - (1/T)U i Plankova funkcija F 2 = S - (1/T)U - (p/T)V, može se dobiti primjenom Legendreove transformacije na entropiju.

Prema trećem zakonu termodinamike (vidi. Termička teorema), promjena entropija u reverzibilnoj hemijskoj reakciji između supstanci u kondenzovanom stanju teži nuli na T→0:

Plankov postulat (alternativna formulacija termičke teoreme) to kaže entropija bilo koje hemijsko jedinjenje u kondenzovanom stanju na temperaturi apsolutne nule uslovno je nula i može se uzeti kao početna tačka pri određivanju apsolutne vrednosti entropija tvari na bilo kojoj temperaturi. Jednačine (1) i (2) definiraju entropija do konstantnog roka.

U hemijskom termodinamika sljedeći koncepti se široko koriste: standard entropija S 0, tj. entropija pod pritiskom r=1,01·10 5 Pa (1 atm); standard entropija hemijska reakcija tj. standardna razlika entropije proizvodi i reagensi; parcijalni molar entropija komponenta višekomponentnog sistema.

Da biste izračunali hemijsku ravnotežu, koristite formulu:

Gdje TO - konstanta ravnoteže, i - standardno Gibbsova energija, entalpija i entropija reakcije; R- gasna konstanta.

Definicija pojma entropija jer se neravnotežni sistem zasniva na ideji lokalne termodinamičke ravnoteže. Lokalna ravnoteža podrazumeva ispunjenje jednačine (3) za male zapremine sistema koji je neravnotežan kao celina (vidi. Termodinamika ireverzibilnih procesa). Tokom ireverzibilnih procesa u sistemu može doći do proizvodnje (pojave). entropija. Puni diferencijal entropija je u ovom slučaju određena Carnot-Clausiusovom nejednakošću:

Gdje dS i > 0 - diferencijal entropija, nije vezano za toplinski tok već zbog proizvodnje entropija zbog ireverzibilnih procesa u sistemu ( difuzija. toplotna provodljivost, hemijske reakcije itd.). Lokalna proizvodnja entropija (t- vrijeme) je predstavljen kao zbir proizvoda generaliziranih termodinamičkih sila X i na generalizovane termodinamičke tokove J i:

Proizvodnja entropija zbog, na primjer, difuzije komponente i zbog sile i protoka materije J; proizvodnja entropija zbog hemijske reakcije - silom X=A/T, Gdje A-hemijski afinitet i protok J, jednako brzini reakcije. U statističkoj termodinamici entropija izolovani sistem je određen relacijom: gdje k - Boltzmannova konstanta. - termodinamička težina stanja, jednaka broju mogućih kvantnih stanja sistema sa datim vrednostima energije, zapremine, broja čestica. Stanje ravnoteže sistema odgovara jednakosti populacija pojedinačnih (nedegenerisanih) kvantnih stanja. Povećanje entropija u ireverzibilnim procesima povezuje se sa uspostavljanjem vjerovatnije raspodjele date energije sistema među pojedinim podsistemima. Generalizirana statistička definicija entropija, što se odnosi i na neizolovane sisteme, povezuje entropija sa vjerovatnoćama različitih mikrostanja kako slijedi:

Gdje w i- vjerovatnoća i-th state.

Apsolutno entropija hemijski spoj se određuje eksperimentalno, uglavnom kalorimetrijskom metodom, na osnovu omjera:

Upotreba drugog principa nam omogućava da odredimo entropija hemijske reakcije na osnovu eksperimentalnih podataka (metoda elektromotornih sila, metoda parnog pritiska itd.). Moguća kalkulacija entropija hemijskih jedinjenja primenom metoda statističke termodinamike, zasnovane na molekularnim konstantama, molekulskoj težini, molekularnoj geometriji i normalnim frekvencijama vibracija. Ovaj pristup se uspješno provodi za idealne plinove. Za kondenzovane faze, statistički proračuni daju znatno manju tačnost i izvode se u ograničenom broju slučajeva; Poslednjih godina u ovoj oblasti je napravljen značajan napredak.

Povezane informacije.

Faktor efikasnosti (efikasnost) je karakteristika performansi sistema u odnosu na konverziju ili prenos energije, koja je određena odnosom korisne energije koja se koristi i ukupne energije koju sistem prima.

Efikasnost- bezdimenzionalna veličina, obično izražena u postocima:

Koeficijent učinka (efikasnosti) toplotnog motora određuje se formulom: , gdje je A = Q1Q2. Efikasnost toplotnog motora je uvek manja od 1.

Carnot ciklus je reverzibilni kružni plinski proces, koji se sastoji od dva uzastopna izotermna i dva adijabatska procesa koja se izvode s radnim fluidom.

Kružni ciklus, koji uključuje dvije izoterme i dvije adijabate, odgovara maksimalnoj efikasnosti.

Francuski inženjer Sadi Carnot je 1824. godine izveo formulu za maksimalnu efikasnost idealnog toplotnog motora, gdje je radni fluid idealan plin, čiji se ciklus sastojao od dvije izoterme i dvije adijabate, odnosno Carnotovog ciklusa. Carnotov ciklus je stvarni radni ciklus toplotnog stroja koji obavlja rad zbog topline koja se dovodi do radnog fluida u izotermnom procesu.

Formula za efikasnost Carnotovog ciklusa, odnosno maksimalne efikasnosti toplotnog motora, ima oblik: , gdje je T1 apsolutna temperatura grijača, T2 je apsolutna temperatura hladnjaka.

Toplotni motori- to su strukture u kojima se toplotna energija pretvara u mehaničku energiju.

Toplotni motori su raznoliki i po dizajnu i po namjeni. To uključuje parne mašine, parne turbine, motore sa unutrašnjim sagorevanjem i mlazne motore.

Međutim, uprkos raznolikosti, u principu rad različitih toplotnih motora ima zajedničke karakteristike. Glavne komponente svakog toplotnog motora su:

• grijač;
• radni fluid;
• frižider.

Grijač oslobađa toplinsku energiju, dok zagrijava radni fluid koji se nalazi u radnoj komori motora. Radni fluid može biti para ili gas.

Prihvatajući količinu toplote, gas se širi, jer njegov pritisak je veći od vanjskog pritiska i pomiče klip, stvarajući pozitivan rad. Istovremeno, njegov pritisak opada i njegov volumen se povećava.

Ako komprimujemo plin, prolazeći kroz ista stanja, ali u suprotnom smjeru, tada ćemo obaviti istu apsolutnu vrijednost, ali negativan rad. Kao rezultat, sav rad po ciklusu će biti nula.

Da bi se rad toplinske mašine razlikovao od nule, rad kompresije plina mora biti manji od rada ekspanzije.

Da bi rad kompresije bio manji od rada ekspanzije, potrebno je da se proces kompresije odvija na nižoj temperaturi, za to se radna tekućina mora ohladiti, zbog čega je u dizajn uključen hladnjak toplotnog motora. Radni fluid prenosi toplotu na frižider kada dođe u kontakt sa njim.

Posao koji obavlja motor je:

Ovaj proces prvi je razmatrao francuski inženjer i naučnik N. L. S. Carnot 1824. godine u knjizi „Razmišljanja o pokretačkoj sili vatre i o mašinama koje su sposobne da razviju tu silu“.

Cilj Carnotovog istraživanja bio je da se otkriju razlozi nesavršenosti toplotnih motora tog vremena (imali su efikasnost ≤ 5%) i da se pronađu načini za njihovo poboljšanje.

Carnotov ciklus je najefikasniji od svih. Njegova efikasnost je maksimalna.

Slika prikazuje termodinamičke procese ciklusa. Tokom izotermnog širenja (1-2) na temperaturi T 1 , rad se obavlja zbog promjene unutrašnje energije grijača, odnosno zbog dovoda topline u plin Q:

A 12 = Q 1 ,

Hlađenje plina prije kompresije (3-4) nastaje tijekom adijabatskog širenja (2-3). Promjena unutrašnje energije ΔU 23 tokom adijabatskog procesa ( Q = 0) potpuno se pretvara u mehanički rad:

A 23 = -ΔU 23 ,

Temperatura plina kao rezultat adijabatskog širenja (2-3) pada na temperaturu hladnjaka T 2 < T 1 . U procesu (3-4), plin se izotermno komprimira, prenoseći količinu topline u hladnjak P 2:

A 34 = Q 2,

Ciklus se završava procesom adijabatske kompresije (4-1), u kojem se plin zagrijava do temperature T 1.

Maksimalna vrijednost efikasnosti idealnih plinskih toplotnih motora prema Carnot ciklusu:

.

Suština formule je izražena u dokazanom WITH. Carnotova teorema da efikasnost bilo kojeg toplotnog motora ne može premašiti efikasnost Carnotovog ciklusa koji se izvodi na istoj temperaturi grijača i hladnjaka.

Radni fluid, primajući određenu količinu toplote Q1 od grejača, daje deo te količine toplote, jednak modulu |Q2|, frižideru. Dakle, obavljeni posao ne može biti veći A = Q1 - |Q2|. Omjer ovog rada i količine topline koju primi ekspandirajući plin iz grijača naziva se efikasnost toplotni motor:

Efikasnost toplotnog motora koji radi u zatvorenom ciklusu uvijek je manja od jedan. Zadatak termoenergetike je da efikasnost bude što veća, odnosno da se što više toplote dobijene od grijača iskoristi za proizvodnju rada. Po prvi put, najsavršeniji ciklički proces, koji se sastoji od izoterme i adijabata, predložio je francuski fizičar i inženjer S. Carnot 1824. godine.

3) Pod idealnim podrazumevamo toplotni motor koji ima maksimalnu efikasnost. pri datim vrijednostima grijača T1 i hladnjaka T2.
Iz drugog zakona termodinamike proizilazi da čak i idealan toplotni motor koji radi bez gubitaka ima efikasnost. suštinski ispod 100% i izračunava se pomoću formule:

Radni fluid u idealnoj toplotnoj mašini je idealan gas i radi prema Carnotovom ciklusu:

4) Koncept entropija prvi je uveo Clausius u termodinamiku kako bi odredio mjeru ireverzibilne disipacije energije, mjere odstupanja realnog procesa od idealnog. Definiran kao zbir reduciranih toplina, on je funkcija stanja i ostaje konstantan u zatvorenim reverzibilnim procesima, dok je u ireverzibilnim procesima njegova promjena uvijek pozitivna.

Matematički, entropija se definiše kao funkcija stanja sistema, jednaka u ravnotežnom procesu količini toplote koja je predata sistemu ili uklonjena iz sistema, u odnosu na termodinamičku temperaturu sistema:

gdje je prirast entropije; - minimalna toplina dovedena u sistem; - apsolutna temperatura procesa.

Entropija uspostavlja vezu između makro- i mikro-stanja. Posebnost ove karakteristike je da je to jedina funkcija u fizici koja pokazuje smjer procesa. Pošto je entropija funkcija stanja, ona ne zavisi od toga kako se vrši prelaz iz jednog stanja sistema u drugo, već je određena samo početnim i konačnim stanjem sistema.

Na primjer, na temperaturi od 0 °C, voda može biti u tekućem stanju i, uz mali vanjski utjecaj, počinje brzo da se pretvara u led, oslobađajući određenu količinu topline. U tom slučaju temperatura tvari ostaje 0 °C. Stanje tvari se mijenja, praćeno oslobađanjem topline, zbog promjene strukture.

Rudolf Clausius je toj količini dao naziv "entropija", što dolazi od grčke riječi τρoπή, "promjena" (promjena, transformacija, transformacija). Ova jednakost se odnosi na promjenu entropije, bez potpunog definiranja same entropije.

Primjer. Prosječni potisak motora je 882 N. Za 100 km putovanja troši se 7 kg benzina. Odredite efikasnost njegovog motora. Prvo pronađite nagrađivan posao. Jednaka je proizvodu sile F i udaljenosti S koju tijelo pređe pod njegovim utjecajem An=F∙S. Odredite količinu toplote koja će se osloboditi sagorevanjem 7 kg benzina, to će biti utrošeni rad Az = Q = q∙m, gde je q specifična toplota sagorevanja goriva, za benzin je jednaka 42∙ 10^6 J/kg, a m je masa ovog goriva. Efikasnost motora će biti jednaka efikasnosti=(F∙S)/(q∙m)∙100%= (882∙100000)/(42∙10^6∙7)∙100%=30%.

Općenito, pronalaženje efikasnosti bilo kojeg toplotnog motora (motora s unutrašnjim sagorijevanjem, parne mašine, turbine, itd.), gdje rad obavlja plin, ima efikasnost jednaku razlici topline koju odaje grijač Q1 i koju primi hladnjak Q2, pronađite toplotnu razliku grijača i frižidera, i podijelite toplinom efikasnosti grijača = (Q1-Q2)/Q1. Ovdje se efikasnost mjeri u višestrukim jedinicama od 0 do 1 da biste rezultat pretvorili u postotak, pomnožite ga sa 100;

Da biste dobili efikasnost idealnog toplotnog motora (Carnot mašina), pronađite omjer temperaturne razlike između grijača T1 i hladnjaka T2 i efikasnosti temperature grijača = (T1-T2)/T1. Ovo je maksimalna moguća efikasnost za određeni tip toplotnog motora sa datim temperaturama grejača i frižidera.

Za električni motor, pronađite utrošeni rad kao proizvod snage i vremena potrebnog za njegovo dovršenje. Na primjer, ako elektromotor dizalice snage 3,2 kW podigne teret težine 800 kg na visinu od 3,6 m za 10 s, tada je njegova efikasnost jednaka omjeru korisnog rada Ap=m∙g∙h, gdje je m je masa tereta, g≈10 m/s² ubrzanje slobodnog pada, h – visina na koju je teret podignut, i utrošeni rad Az=P∙t, gdje je P – snaga motora, t – vrijeme njegovog rada . Dobijte formulu za određivanje efikasnosti=Ap/Az∙100%=(m∙g∙h)/(P∙t) ∙100%=%=(800∙10∙3.6)/(3200∙10) ∙100% =90%.

Video na temu

Izvori:

• kako odrediti efikasnost

Efikasnost (koeficijent efikasnosti) je bezdimenzionalna veličina koja karakteriše radnu efikasnost. Rad je sila koja utiče na proces tokom određenog vremenskog perioda. Djelovanje sile zahtijeva energiju. Energija se ulaže u snagu, snaga se ulaže u rad, rad se odlikuje efektivnošću.

Uputstva

Proračun efikasnosti određivanjem energije utrošene direktno za postizanje rezultata. Može se izraziti u jedinicama potrebnim za postizanje rezultata energije, snage, moći.
Da biste izbjegli greške, korisno je imati na umu sljedeći dijagram. Najjednostavniji obuhvata elemente: „radnik“, izvor energije, kontrole, putanje i elemente za provođenje i pretvaranje energije. Energija utrošena na postizanje rezultata je energija koju troši samo „radni alat“.

Zatim određujete energiju koju je zapravo potrošio cijeli sistem u procesu postizanja rezultata. Odnosno, ne samo „radni alat“, već i kontrole, pretvarači energije, a takođe i troškovi treba da uključuju energiju koja se raspršuje na putevima za provodljivost energije.

A onda izračunate efikasnost koristeći formulu:
Efikasnost = (A / B)*100%, gdje je
A – energija potrebna za postizanje rezultata
B je energija koju je sistem stvarno potrošio za postizanje rezultata: 100 kW potrošeno je za rad na električnim alatima, dok je cijeli energetski sistem radionice za to vrijeme potrošio 120 kW. Efikasnost sistema (servisnog elektroenergetskog sistema) u ovom slučaju će biti jednaka 100 kW / 120 kW = 0,83*100% = 83%.

Video na temu

Imajte na umu

Koncept efikasnosti se često koristi za procjenu omjera planirane potrošnje energije i stvarno utrošene energije. Na primjer, omjer planirane količine posla (ili vremena potrebnog za završetak posla) prema stvarno obavljenom poslu i utrošenom vremenu. Ovdje treba biti izuzetno oprezan. Na primjer, planirali smo potrošiti 200 kW za rad, ali smo potrošili 100 kW. Ili su planirali da završe posao za 1 sat, ali su potrošili 0,5 sati; u oba slučaja efikasnost je 200%, što je nemoguće. Naime, u takvim slučajevima dolazi do onoga što ekonomisti nazivaju „Stakhanovljevim sindromom“, odnosno do namjernog potcjenjivanja plana u odnosu na stvarno potrebne troškove.

Koristan savjet

1. Morate procijeniti troškove energije u istim jedinicama.

2. Energija koju troši cijeli sistem ne može biti manja od one koja se troši direktno na postizanje rezultata, odnosno efikasnost ne može biti veća od 100%.

Izvori:

• kako izračunati energiju

Savjet 3: Kako izračunati efikasnost tenka u igrici World of Tanks

Ocena efikasnosti tenka ili njegove efikasnosti jedan je od sveobuhvatnih pokazatelja veštine igranja. Uzima se u obzir prilikom prijema u vrhunske klanove, e-sportske timove i kompanije. Formula za izračun je prilično složena, tako da igrači koriste različite online kalkulatore.

Formula za izračun

Jedna od prvih formula za izračunavanje izgledala je ovako:
R=K x (350 – 20 x L) + Ddmg x (0,2 + 1,5 / L) + S x 200 + Ddef x 150 + C x 150

Sama formula je prikazana na slici. Ova formula sadrži sljedeće varijable:
- R – borbena efikasnost igrača;
- K – prosječan broj uništenih tenkova (ukupan broj fragova podijeljen s ukupnim brojem bitaka):
- L – prosječni nivo rezervoara;
- S – prosječan broj otkrivenih rezervoara;
- Ddmg – prosječan iznos nanesene štete po bitci;
- Ddef – prosječan broj bodova odbrane baze;
- C – prosječan broj baznih tačaka hvatanja.

Značenje primljenih brojeva:
- manje od 600 – loš igrač; Oko 6% svih igrača ima takvu efikasnost;
- od 600 do 900 – igrač ispod prosjeka; 25% svih igrača ima takvu efikasnost;
- od 900 do 1200 – prosečan igrač; 43% igrača ima takvu efikasnost;
- od 1200 i više – jak igrač; takvih igrača je oko 25%;
- preko 1800 – jedinstveni igrač; nema ih više od 1%.

Američki igrači koriste svoju WN6 formulu, koja izgleda ovako:
wn6=(1240 – 1040 / (MIN (TIER,6)) ^ 0,164) x FRAGS + ŠTETE x 530 / (184 x e ^ (0,24 x TIER) + 130) + SPOT x 125 + MIN(DEF,2,2) x 100 + ((185 / (0,17+ e^((WINRATE - 35) x 0,134))) - 500) x 0,45 + (6-MIN(TIER,6)) x 60

U ovoj formuli:
MIN (TIER,6) – prosječan nivo tenka igrača, ako je veći od 6 koristi se vrijednost 6
FRAGS – prosječan broj uništenih tenkova
TIER – prosječan nivo igračevih tenkova
ŠTETA – prosječna šteta u borbi
MIN (DEF,2,2) – prosječan broj oborenih tačaka hvatanja baze, ako je vrijednost veća od 2,2, koristite 2,2
WINRATE – ukupan procenat dobitka

Kao što vidite, ova formula ne uzima u obzir bazne tačke hvatanja, broj fragova na vozilima niskog nivoa, procenat pobjeda i uticaj početne izloženosti na rejting nema jako jak efekat.

Wargeiming je u ažuriranje uveo indikator lične ocjene igrača, koji se izračunava pomoću složenije formule koja uzima u obzir sve moguće statističke pokazatelje.

Kako povećati efikasnost

Iz formule Kx(350-20xL) jasno je da što je viši nivo rezervoara, dobija se manje bodova efikasnosti za uništavanje tenkova, ali više za nanošenje štete. Stoga, kada igrate vozila niskog nivoa, pokušajte uzeti više fragova. Na visokom nivou – nanesite više štete (štete). Broj bodova primljenih ili oborenih za hvatanje baze ne utiče mnogo na ocjenu, a više bodova efikasnosti se dodjeljuje za oborene poene hvatanja nego za osvojene bodove hvatanja baze.

Stoga većina igrača poboljšava svoju statistiku igrajući na nižim nivoima, u takozvanom sandboxu. Prvo, većina igrača na nižim razinama su početnici koji nemaju vještine, ne koriste napumpanu posadu s vještinama i sposobnostima, ne koriste dodatnu opremu i ne poznaju prednosti i nedostatke određenog tenka.

Bez obzira na to koje vozilo igrate, pokušajte da srušite što više tačaka za hvatanje baze. Borbe voda uvelike povećavaju ocjenu efikasnosti, jer igrači u vodu djeluju koordinisano i češće ostvaruju pobjede.

Termin "efikasnost" je skraćenica izvedena iz fraze "koeficijent efikasnosti". U svom najopštijem obliku, on predstavlja omjer utrošenih resursa i rezultata rada obavljenog pomoću njih.

Efikasnost

Koncept koeficijenta performansi (efikasnosti) može se primijeniti na širok raspon tipova uređaja i mehanizama, čiji se rad temelji na korištenju bilo kojeg resursa. Dakle, ako energiju koja se koristi za rad sistema smatramo takvim resursom, onda rezultatom toga treba smatrati količinu korisnog rada obavljenog na ovoj energiji.

Generalno, formula efikasnosti se može napisati na sledeći način: n = A*100%/Q. U ovoj formuli, simbol n se koristi za označavanje efikasnosti, simbol A predstavlja količinu obavljenog rada, a Q je količina potrošene energije. Vrijedi naglasiti da je mjerna jedinica efikasnosti procenat. Teoretski, maksimalna vrijednost ovog koeficijenta je 100%, ali u praksi je gotovo nemoguće postići takav pokazatelj, jer u radu svakog mehanizma postoje određeni gubici energije.

Efikasnost motora

Motor sa unutrašnjim sagorevanjem (ICE), koji je jedna od ključnih komponenti mehanizma modernog automobila, takođe je varijanta sistema zasnovanog na upotrebi resursa - benzina ili dizel goriva. Stoga se za njega može izračunati vrijednost efikasnosti.

Unatoč svim tehničkim dostignućima automobilske industrije, standardna efikasnost motora s unutarnjim sagorijevanjem ostaje prilično niska: ovisno o tehnologijama korištenim u dizajnu motora, može se kretati od 25% do 60%. To je zbog činjenice da je rad takvog motora povezan sa značajnim gubicima energije.

Dakle, najveći gubitak u efikasnosti motora sa unutrašnjim sagorevanjem nastaje u radu rashladnog sistema, koji uzima do 40% energije koju proizvodi motor. Značajan dio energije - do 25% - gubi se u procesu uklanjanja izduvnih plinova, odnosno jednostavno se prenosi u atmosferu. Konačno, otprilike 10% energije koju proizvodi motor troši se na prevladavanje trenja između različitih dijelova motora s unutrašnjim sagorijevanjem.

Stoga tehnolozi i inženjeri uključeni u automobilsku industriju ulažu značajne napore da povećaju efikasnost motora smanjenjem gubitaka u svim navedenim stavkama. Dakle, glavni pravac razvoja dizajna usmjerenog na smanjenje gubitaka povezanih s radom rashladnog sustava povezan je s pokušajima smanjenja veličine površina kroz koje se odvija prijenos topline. Smanjenje gubitaka u procesu izmjene plina provodi se uglavnom pomoću sistema turbo punjenja, a smanjenje gubitaka povezanih sa trenjem se vrši korištenjem tehnološki naprednijih i modernijih materijala pri projektovanju motora. Prema mišljenju stručnjaka, korištenje ovih i drugih tehnologija može povećati efikasnost motora sa unutrašnjim sagorijevanjem do 80% i više.

Video na temu

Izvori:

• O motoru sa unutrašnjim sagorevanjem, njegovim rezervama i perspektivama razvoja očima stručnjaka