Почему кпд меньше 100 процентов

8

Объясните, почему КПД простого механизма всегда меньше 100%

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Почему КПД не может быть больше 100: объясняем причины

КПД — коэффициент полезного действия, который используется для измерения эффективности устройств и систем. Этот показатель выражает отношение мощности, которая используется для выполнения полезной работы, к затрачиваемой всей мощности. Обычно КПД выражается в процентах и диапазон его значений от 0 до 100%. Многие люди ошибочно думают, что КПД может быть больше 100%. Но почему это невозможно, мы расскажем в данной статье.

Первой причиной, почему КПД не может быть больше 100%, является закон сохранения энергии. Согласно этому закону, энергия не может быть создана или уничтожена, а может только переходить из одной формы в другую. Вся энергия, затраченная на работу устройства или системы, должна быть либо превращена в полезную работу, либо рассеяна в виде тепла. Если бы КПД был больше 100%, это бы означало, что устройство создает энергию, что является нарушением закона сохранения энергии.

Второй причиной является износ и потери в системе. Никакое устройство или система не может быть идеальным. Даже самые совершенные машины имеют износ, что приводит к потере энергии. В результате КПД системы или устройства может быть уменьшен, а не увеличен. Даже если начальный КПД был равен 100%, то он будет уменьшаться во времени из-за потерь и износа.

Таким образом, КПД не может быть больше 100%. Однако это не значит, что не нужно стремиться к максимальному КПД. Более высокий КПД устройства или системы обеспечивает более эффективное использование энергии, что является важным аспектом для современного мира, где забота о экологии и энергосбережении становится все более актуальной и важной.

Почему КПД не может быть больше 100

КПД (коэффициент полезного действия) показывает, какая часть энергии, затраченной на выполнение работы, используется с полезной целью. Он не может быть больше 100%, потому что это означало бы, что мы получаем больше энергии, чем затратили на ее получение. Для поддержания такого результата нужно было бы нарушить законы физики.

КПД определяется как отношение полезной работы к затраченной на ее выполнение энергии. Так, если мы затратили 100 Дж энергии, а получили 80 Дж полезной работы, то КПД будет 80%. Если же мы получили больше, чем затратили, например 110 Дж полезной работы, то КПД будет больше 100%, что физически невозможно.

В процессе выполнения работы всегда возникают потери энергии (в виде тепла, шума, трения и т.д.), которые мешают полностью использовать затраченную энергию для выполнения полезной работы. Поэтому КПД всегда меньше 100% и увеличить его можно только уменьшив потери энергии.

Таким образом, КПД не может быть больше 100%, и его значение является ограничивающим фактором при создании эффективных устройств и систем.

Физические ограничения

КПД — это показатель эффективности техники, который не может превышать 100%. Это означает, что не более 100% энергии, затраченной на работу, может быть использовано для нужного процесса.

Физические ограничения являются одной из основных причин этого ограничения. Все устройства, будь то двигатель, трансформатор или любой другой механизм, подвержены потерям энергии в виде тепла.

Термодинамический закон Карно устанавливает максимальный теоретически возможный КПД, который зависит только от двух температур: температуры источника энергии и температуры окружающей среды.

Как правило, более высокие температуры гарантируют более высокий КПД. Но устройства классической термодинамики достигают максимального КПД только в случае идеальных условий, которые в реальности практически недостижимы.

Износ также является физическим ограничением. С течением времени двигатели и другие устройства подвергаются износу, что снижает их КПД. Этот процесс может ускоряться при экстремальных условиях эксплуатации, таких как высокие или низкие температуры, а также при перегрузках и перепадах давления.

Сопротивление воздуха также является физическим ограничением, особенно в применении к автомобилям, самолетам и кораблям. Чем больше скорость, тем больше сопротивление воздуха, а следовательно, тем меньше КПД системы.

Ошибки измерений и расчетов

КПД (коэффициент полезного действия) – это отношение эффекта, достигнутого в результате работы системы к затраченной на нее энергии. Но чтобы точно определить КПД, необходимы точные измерения и расчеты.

Часто ошибочно считается, что КПД может быть больше 100%. Однако это физически невозможно, так как это нарушило бы законы сохранения энергии. Но возможны ошибки при измерении и расчете КПД, которые могут вызвать показатель немного выше 100%.

Одна из распространенных ошибок – это неправильный расчет затрат энергии. Часто не учитываются потери энергии на тепловое излучение, тертя и другие процессы, которые не связаны с полезной работой системы. Это может привести к ложно высокому значению КПД.

Ошибки могут возникнуть и при измерении эффекта. Если не учитывать все параметры системы и окружающей среды, то можно получить искаженное понимание эффекта работы системы и высокий показатель КПД.

Важно помнить, что КПД – это не самоцель, а инструмент для оценки эффективности работы системы. Чтобы точно определить КПД, необходимо учитывать все факторы, влияющие на работу системы, и проводить точные измерения и расчеты.

Неиспользуемая энергия

КПД системы — это отношение полезной работы, которую выполняет система, к затраченной на это энергии. Максимальное значение КПД равно 100%, что означает, что вся затраченная энергия используется для выполнения работы, без потерь. Однако, к сожалению, такого не происходит в реальной жизни.

Системы, включающие в себя движущиеся части, испытывают сопротивление со стороны окружающей среды, что приводит к тому, что часть затраченной энергии теряется на преодоление этого сопротивления. Также энергия может быть потеряна на трение движущихся частей, на излучение тепла и звука и т.д. Такие потери энергии обычно называются нежелательными потерями.

С другой стороны, существует и понятие потерь в результате неиспользования части энергии, которая затрачивается в системе. Например, если система состоит из двух устройств, каждое из которых затрачивает 50 Вт, но требуется выполнить только 80 Вт полезной работы, то значит 20 Вт энергии просто будет теряться. Это происходит в случае, когда система затрачивает больше энергии, чем нужно для выполнения нужной работы.

Неиспользуемая энергия является значительной проблемой для систем, которые используются в домашних условиях и в промышленности. Предприятиям требуется значительно больше энергии, чем они непосредственно нуждаются в данный момент, чтобы обеспечить надежную работу. Это означает, что очень часто промышленные предприятия тратят больше энергии, чем нужно. В результате этих потерь у нас есть огромный потенциал для повышения КПД систем.

Вопрос-ответ:

Какой метод используется при расчете КПД?

КПД рассчитывается как отношение полезной мощности, используемой для выполнения работы, к затраченной на это энергии. Формула КПД = полезная мощность / затраченная энергия * 100%

Почему КПД не может быть больше 100 процентов?

КПД не может быть больше 100%, поскольку это означало бы, что полезная мощность превышает затраченную энергию. Это нарушает законы сохранения энергии. Как минимум, для производства работы необходимо затратить определенное количество энергии, поэтому КПД не может быть больше 100%.

В чем разница между КПД и эффективностью?

КПД (Коэффициент полезного действия) – это показатель, который показывает, какую долю входной энергии удалось использовать для полезной работы. Эффективность – это понятие, которое относится к тому, насколько успешно выполнена работа. Например, у эффективной системы может быть низкий КПД, если она выполняет работу лучше, чем менее эффективная система с более высоким КПД.

Можно ли увеличить КПД системы?

Да, можно увеличить КПД системы. Для этого возможны следующие способы: использование более эффективного оборудования, уменьшение потерь энергии, уменьшение количества энергии, затраченной на выполнение работы. Например, при замене устаревшей электрической системы на более новую с более высоким КПД можно улучшить КПД.

Как влияет температура на КПД системы?

На КПД системы температура может оказывать существенное влияние, поскольку тепловые потери могут быть значительными. Наиболее эффективная работа происходит при низких температурах, когда потери тепла меньше. Однако, некоторые системы охлаждения и другие процессы, могут требовать высоких температур и, следовательно, уменьшения КПД.

Почему коэффициент полезного действия не может быть больше 100?

Что такое коэффициент полезного действия теплового двигателя почему он не может быть равен 100%?

а) потому что неизбежны потери энергии в результате теплопередачи

Почему КПД не может быть больше единицы?

Коэффициент полезного действия не может быть больше единицы, так как полезная работа всегда меньше затраченной, а так как при расчете КПД мы берем во внимание их отношение, то КПД всегда будет меньше единицы.

Почему КПД трансформатора не может быть 100%?

КПД трансформатора всегда будет меньше 100% т. к. в каждом трансформаторе всегда имеются потери электрической энергии, вследствие чего из первичной обмотки во вторичную передаётся не вся энергия, а лишь бОльшая её часть.

Что такое КПД и почему он не может быть больше единицы?

Коэффициент полезного действия (КПД) это отношение полезной работы, совершенной механизмом, ко всей затраченной работе (подведенной энергии) за то же время. . КПД не может быть больше ( ), так как невозможно выполнить больше работы, затратив меньше энергии.

Каким образом можно увеличить коэффициент полезного действия?

КПД (Коэффициент полезного действия) = работа полезная / работа затраченная *100% надо увеличить полезную работу до максимума любыми вышеперечисленными способами. Чтобы увеличить коэффициент полезного действия при конструкции механизмов уменьшают трение в их осях и их вес.

Чему равен коэффициент полезного действия?

Коэффицие́нт поле́зного де́йствия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно η («эта»).

Каким не может быть КПД теплового двигателя?

Не существует теплового двигателя, у которого КПД = 100% или 1. Формула дает теоретический предел для максимального значения КПД тепловых двигателей. Она показывает, что тепловой двигатель тем эффективнее, чем выше температура нагревателя и ниже температура холодильника.

Как найти коэффициент полезного действия?

Отношение полезной работы к полной работе называется коэффициентом полезного действия механизма (КПД): КПД = A п A з ; η = A п A з ⋅ 100 % , где η — буквенное обозначение КПД, A_П — полезная работа, A_З — затраченная работа.

Как вычисляется КПД двигателя?

Отношение совершённой полезной работы двигателя к энергии, полученной от нагревателя, называют коэффициентом полезного действия теплового двигателя. КПД теплового двигателя определяют по формуле: КПД = A n Q 1 или КПД = Q 1 − Q 2 Q 1 ⋅ 100 % .

Какие параметры трансформатора можно определить в режиме холостого хода?

Опыт холостого хода трансформатора проводят для определения коэффициента трансформации, мощности потерь в стали и параметров намагничивающей ветви схемы замещения, проводят его обычно при номинальном напряжении первичной обмотки.

Как зависит кпд от нагрузки трансформатора?

Коэффициент полезного действия трансформатора определяется отношением мощности отдаваемой в нагрузку к потребляемой активной мощности . КПД трансформатора зависит от нагрузки и достигает максимума при коэффициенте нагрузки около 0,5-0,7.

Какие методы измерения к п д трансформатора вы знаете?

На практике КПД трансформаторов определяют косвенным методом, т. е. путем раздельного определения потерь, исходя из того, что КПД трансформатора можно представить так: где потери в стали (в сердечнике) и потери в меди (в обмотках) измеряют в опытах холостого хода и короткого замыкания соответственно.

Какие виды кпд бывают?

Кпд первого типа в соответствии с характером преобразования энергии может быть механическим, термическим и т. д. Ко второму типу относятся общий, экономический, технический и др. виды кпд.

Почему полезная работа которую должен выполнить механизм всегда меньше полной той которую он совершает на практике?

1. Полная работа всегда больше полезной, так как в неидеальных условиях часть работы совершается против сил трения в механизме и по перемещению его отдельных частей. 2. Значение в ошибочно, так как КПД всегда меньше 100%, так как в неидеальных условиях полезная работа всегда меньше полной.

Чему равна полезная работа?

Решение. Полезная работа в рассматриваемой задаче равна работе по подъему тела на высоту h груза массы m, это работа по преодолению силы тяжести. Она равна: Ap=mgh (1.1).

Почему кпд меньше 100 процентов

Объясните, почему КПД простого механизма всегда меньше 100%

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Какой КПД (в процентах) имеет паровая машина, от чего зависит?

Первые паровые двигатели не отличались универсальностью и эффективностью. Несовершенство конструкции приводило к высоким затратам на горючее при низком коэффициенте полезного действия.

В статье дан подробный разбор, что такое КПД паровых машин, от чего зависит этот параметр и как он рассчитывается. Дополнительно приведено сравнение КПД двигателей внешнего и внутреннего сгорания и примеры решения задач по расчетам КПД.

Каков средний коэффициент полезного действия?

КПД паровой машины зависит от степени выброса отработанного пара и конструктивных особенностей самой машины. В разные годы средняя характеристика машин постоянно увеличивалась:

Первые паровые машины Папена, Савери, Ньюкомена имели КПД 0,5-1%.

Стоит учесть, что рассматриваемая характеристика также зависит от общих габаритов устройства, в качестве привода какого устройства используются машины, и сколько процентов пара выводится в атмосферу.

Каков КПД идеальной конструкции?

Идеальной паровой машиной считается двигатель, в котором температура подаваемого котлом пара, равна температуре используемого. При этом температура рабочего пара не должна снижаться за счет разницы с температурой внешней среды.

КПД идеальной паровой машины не может быть выше 50%. Данная характеристика рассчитывается по принципу Карно и его идеальной машины.

Также характеристика учитывает только работу с выпускаемым в атмосферу избытком отработанного пара. Если отработанный пар перенаправляется на работу иных механизмов или отопления, КПД повышается на 10-15%.

Почему устройства обладают невысоким параметром?

Причина кроется в технических особенностях каждого устройства и зависимости температуры пара в конденсаторе от внешней температуры среды. Разность температур называют температурным напором.

Для снижения зависимости применяется система из нескольких конденсаторов. Величина КПД зависит также от цикличности использования пара. Чем количество циклов больше, тем выше коэффициент полезной работы.

Какие способы используют для увеличения?

На величину КПД паровой машины влияют многие факторы. К ним можно отнести:

1. Производительность котла. Высокая производительность обеспечивает бесперебойное поступление пара без скачков температуры.
2. Компрессия цилиндров. Высокая компрессия позволяет использовать весь объем и давление впускного пара для смещения поршня.
3. Количество расширений. Множественное расширение (несколько цилиндров с увеличенным объемом) позволяют использовать пар в несколько циклов. Тем самым один объем пара доводится с высокого до низкого давления, осуществляя работу поршней.
4. Температура пара и цилиндров. Должна быть всегда высокой и стабильной. Если температура цилиндров ниже температуры пара, то часть энергии уходит на разогрев гильз, что снижает КПД.
5. Система распределения пара с отсечкой. Позволяет использовать только заданный объем пара. Система отсечки представляет собой впускной клапан. Он открывается на определенное время только для перемещения поршня.

Как определить, чему равен показатель?

Рассмотрим, как рассчитать КПД парового двигателя.

Формула и алгоритм расчета

Коэффициент полезного действия для паровых двигателей определяет соотношение между выполненной механической работой и теплом, выделенным для производства пара. В физике данное значение обозначается буквой «n». Для расчета КПД паровой машины используется формула:

Формула состоит из следующих параметров:

• «η» — КПД машины.
• «W» — выполненная механическая работа (Дж).
• «Q» — объем затраченного тепла (Дж).

При расчете необходимо учитывать, что начальная температура пара всегда отличается от температуры используемого пара. При создании парового двигателя учитывается зависимость КПД от наличия конденсатора. Из этого следует, что начальная температура впрыска всегда выше температуры при конденсации.

Для его расчета применяется формула:

Выражение состоит из:

• «η» — КПД машины;
• «≤1» — отношение к циклу Карно. КПД парового двигателя всегда меньше 1 или 100%.
• «T2» — температура конечного цикла.
• «T1» — температура начального цикла.

Несколько примеров

Далее будут даны 2 примера расчета величины КПД разных двигателей.

Задача:

1. Мощность паровой машины 220 кВт.
2. Получаемое для работы в течении 1 часа тепло 25,2 МДж.
3. КПД машины -?

Для расчета используется формула η= N/Q, где:

• «N» — мощность машины 220 кВт.
• «Q» — используемая теплота 25,2 МДж.
• Время работы 1 час или 3600 секунд.

Ответ: КПД парового двигателя мощностью 220 кВт равен 31,4%.

Задача:

1. Мощность парового двигателя 550 кВт.
2. Рабочее тепло 70,5 МДж.
3. Время работы 2 часа.
4. Отведенный пар используется в качестве отопления.
5. КПД -?

Ответ: КПД парового двигателя с последующим отводом на отопление равен 56,1%.

Что это означает: КПД равен 25 и 20%?

КПД 20 и 25% — это процентное соотношение полученной работы от использованной энергии. Иными словами, двигатель потребляет на работу всего 20-25% энергии пара от 100% сожженного горючего.

Остальные 80% уходят на:

• обогрев цилиндров,
• конденсацию,
• вывод в атмосферу,
• поддержание температуры и давления.

Сравнение с КПД бензинового двигателя

Прежде чем сравнивать два типа двигателей, необходимо учесть, что паровой двигатель -внешнего сгорания, а бензиновый — внутреннего. Также учитывается сложность конструкции и тип топлива.

Приведем сравнение:

КПД современных паровых машин может доходить до 60%, а турбин, работающих на ТЭЦ, до 90%.

При сравнении также стоит учитывать давление на вал и механическую работу иных механизмов.

Заключение

Паровые машины способны показывать максимальную эффективность только при идеальной конструкции с учетом поддержания давления и температуры пара. Если эти критерии не соблюдаются, двигатель теряет значительную часть полезной работы.

При всей своей простоте, паровые двигатели остаются востребованными в энергетике, транспорте и производстве.

Почему коэффициент полезного действия не может быть 100

КПД – процентное отношение полезной работы к затраченной. Затраченная энергия всегда больше полезной, так как часть энергии всегда тратиться на преодоление например сил трения. Поэтому КПД меньше 100%

Может ли КПД быть больше 100 процентов и почему?

КПД 100 процентов – это предел. КПД 100% означает, что ВСЯ энергия, затраченная на получение мощности двигателя, используется им в работе. В природе такого, в принципе, никогда не бывает, и поэтому КПД ВСЕХ ДВИГАТЕЛЕЙ всегда меньше 100 процентов.

Потери энергии происходят или на преодоление силы трения рабочих частей, деталей, механизмов или по причине утери тепла (оно выходит в атмосферу). Такого двигателя, где все тепло расходуется на работу нет и придумать их в условиях земного шара очень тяжело. Тут нужна невесомость, вакуум, отсутствие трения (что невозможно сделать даже в условиях вакуума).

В общем, 100 процентов это недостижимый предел. Проценты обозначают, какая часть энергии расходуется ПОЛЕЗНО.

Самый большой КПД имеют электродвигатели – 80-95%. Самый низкий – паровозная топка (где-то до 20%).

Объясните чайнику: если до Большого взрыва Вселенная была бесконечно мала, то как называлось то пространство, которое ее окружало?

Так нет никакого пространства вне Вселенной. Просто ничего. Да и говорить о том что Вселенная была сжата тоже нельзя и это не правильно, т.к. Вселенную извне нечему сдерживать из вне – там вросто нет абсолютно ничего. Даже называя словами абсолютно ничего мы уже это ничего как-то материализуем, как минимум у этого ничего уже есть название. Так устроен наш мозг. А это то, что вообще не имеет даже навания, потому-что там называть нечего и даже понятия “там” нет. Это тоже самое как открыть флешку в командоре, зайти в нее и представить что существует вне места на флешке. Просто всем, чем можно вообще оперрировать с местом на флешке ограничено. А вне этого ограничения просто физически ничего нет. Вселенная расширяется до тех пор, пока последний атом не будет расщеплен на энергию. Вот стадия Вселенной когда последний атом расщипился и больше нечему расширять пространство. Большая вероятность, что Вселенная начнет тогда схлопываться, концентрируя энергию и уменьшая свой объем. До тех пор, пока концентрат энергии не приведет к образованию первых элементарных частиц (кварки, глюоны) и не запустится процесс вспять и начнутся стадии “конденсат цветного стекла”, “глазма” и т.д. И так до бесконечности. Это наша Вселенная. Она так вечность делает и будет делать. А вот одна ли она и является ли она частью чего-то большго – нам пока-что не известно.

Прочитать ещё 60 ответов

Таки кто построил пирамиды, а главное каким образом, если самый тяжёлый блок весит 35 тонн?

Пирамиды отлили из бетона с наполнителем из породы, которую рубили в каменоломнях и транспортировали по реке в насыпной таре. Опалубкой служили соседние уже отлитые блоки и дранка из папируса. Поэтому блоки так идеально обработаны. Поэтому в блоках не зазоров даже на лезвие ножа. Потому, что строительная артель человек в 500 могла и доставить материал и отлить эти постройки всего за несколько лет. Эта проста, мысль была высказана уже очень давно и очень просто все объясняет.

Прочитать ещё 2 ответа

Любые процессы в замкнутой системе протекают с неубыванием энтропии. Однако в системе не замкнутой КПД может быть больше 100 процентов! Пример: тепловой насос.

Источник: Курс термодинамики.

Потери, братан, потери, убытки, блин… Трения всевозможныя! Природа сопротивляется любому движению. Ей все по барабану, хочет покоя… А тут ты со своми двигателями-генераторами… Даже пальцем пошевелить – и тут надо затратить энергию, а ты говоришь… Даже падающая в вакууме пустая консервная банка тормозится всевозможными полями, шальными нейтронами, и пробивается навылет бродячими нейтрино… О как! Да еще жена требует 100% получки… Вот у кого надо учиться!

как все бросились посылать человека к учебнику физики. но уж если обращаться к ней, так обращаться с уважением, а не поминать в суе

КПД может быть 100%. Философские речи рьяных товарищей поэтому смело сливайте в унитаз.
А прежде чем ставить вопрос, уточните КПД чего именно? Оптиковолоконной передачи, трансформатора – там тоже применяется понятие КПД, хотя оно не то же самое что в механике, где это полезная работа деленная на полную. Сверхпроводники? Квантовый транзистор?
Если же более простые материи, то – в тепловой машине не может быть 100%, потому что надо часть тепла выбросить в природу, иначе это тепло не будет передаваться от холодного к теплому, совершая при этом действие нужное нам. Но если в пруду – теплонакопителе купаются дети, считайте что КПД 100%, потому что дети нагрелись этим потерянным теплом. А так – больше 40% не получите
У электродвижков КПД приближается к 99%, как верно было сказано – трение и рассеяние мешают. + теплопотери ( трение, как бы не думали, зачастую не главная причина )

ciliegia_gelato

КПД 100% может быть на ответах мейл.ру. Регистрируешься под новым именем, отвечаешь на 1 вопрос, но так, чтобы автор обязательно выбрал его лучшим. Больше ни на какие вопросы не отвечаешь и вот тебе пожалуйста КПД 100%. Вопреки всем законам!

Login Svasilie

КПД может быть больше ста процентов. Ответ дал Mart, а я приведу пример.

Берём холодильник и ставим его в дверной проём дверцей на улицу. Дверцы холодильника открываем, холодильник включаем. Меряём потреблённую холодильником мощность от сети электропитания. Меряем повышение температуры в помещении. Понимаем, что затратили энергии меньше, чем получили в виде нагретого воздуха.

Для успешного опыта следует обеспечить изоляцию внутреннего воздушного пространства помещения – важно, хтобы холодильник был единственным пунктом передачи тепла.

Потому что материалы, из которых состоит система не могут быть абсолютно твёрдыми, жидкими, не иметь массы, не иметь трения или наоборот не могуи иметь абсолютно сцепление.
кстати, водородная (термоядерная) бомба имеет самы высоки КПД ��

Виктория Языкова

КПД не может быть равен или больше 100 %, он всегда меньше 100%, потому что в механическую энергию можно превратить только часть энергии, выделившейся при сгорании топлива

Sveto­slav i K
[14.7K]

Любителям похвастать школьными знаниями стоит быть по внимательнее к словам и гибче мышлением, а то потом читая инструкцию к своей сплит системе можно получить разрыв шаблона – получение тепловой мощности 2,5квт при затраченных 700вт. Так работает тепловой насос.

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим

Вопрос интересный и я могу ответить на него так – да, может, но только не сам КПД, а перенос энергии больший, чем затрачено на сам процесс. Казалось бы – это вечный двигатель какой-то получается или попираются все известные законы физики, но кондиционеры (точнее – тепловой насос в них)) работают именно так на затраченный Квт могут дать “прирост” в 2,5-5 раз, иными словами тепла (полезного) переносится в несколько раз больше затрат. Это называется коэффициентом теплового трансформирования, он высчитывается по формуле:

Значения в приведенной формуле означают следующее:

А вот классический КПД не может превышать значения в 100%.

КПД 100 процентов – это предел. КПД 100% означает, что ВСЯ энергия, затраченная на получение мощности двигателя, используется им в работе. В природе такого, в принципе, никогда не бывает, и поэтому КПД ВСЕХ ДВИГАТЕЛЕЙ всегда меньше 100 процентов.

Потери энергии происходят или на преодоление силы трения рабочих частей, деталей, механизмов или по причине утери тепла (оно выходит в атмосферу). Такого двигателя, где все тепло расходуется на работу нет и придумать их в условиях земного шара очень тяжело. Тут нужна невесомость, вакуум, отсутствие трения (что невозможно сделать даже в условиях вакуума).

В общем, 100 процентов это недостижимый предел. Проценты обозначают, какая часть энергии расходуется ПОЛЕЗНО.

Самый большой КПД имеют электродвигатели – 80-95%. Самый низкий – паровозная топка (где-то до 20%).

Андре­й 3101
[41.3K]

1.Скажем сплит-система (в народе – кондиционер) при некоторых температурах наружного воздуха, скажем +5 при потреблении 1 кВт электроэнергии получаем 2,5 кВт тепловой энергии.

2.Конденсационные котлы кпд до 125 % за счет конденсации влаги из воздуха добираем процентов 30.

1. вент. установки с рекуперацией,
2. тепловой насос использование геотермальной тепловой энергии, и т.д.

КПД больше 1 (больше 100%), это как из стакана вылить больше 250 мл воды. Если в расчетах или на практике такое происходит, значит нечисто поставлен опыт, не учтен какой-то еще подвод энергии.

Резюме – не бывает, по определению. Иначе, это не КПД.

Коэффициент полезного действия(КПД)не может быть больше 100%. Даже до 100% не может дойти, так как часть энергии затрачивается на другие нужды, такие как разгон, нагрев и т.д. В любом случае будут потери.

Ракит­ин Серге­й
[415K]

более года назад

Дело в том, что разные виды энергии имеют различную практическую ценность. Например, наименее ценной является тепловая энергия, ибо её невозможно превратить в другие формы с эффективностью 100%, да и 50% – скорее недостижимый предел. А вот любой другой вид перевести в тепло с эффективностью 100% – легко, а если немного напрячься, то и 250% и более.

Тут уже приводился пример теплового насоса. При малой разности температур он позволяет на каждый затраченный киловатт-час электроэнергии перекачать от более холодного тела к более горячему несколько киловатт-часов тепловой энергии, например, с улицы в комнату. При этом если разница температур составит всего 5 градусов, то КПД этого процесса будет в районе 1000%.

Коэффициент полезного действия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно h = Wпол/Wcyм.
Если имелось ввиду не Коммунистическая партия Дании и не КПД-3 — электронный скоростемер на локомотивах и МВПС, то вот:

В электрических двигателях КПД — отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника.

В тепловых двигателях — отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты.

В электрических трансформаторах — отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой.

Для вычисления КПД разные виды энергии и механическая работа выражаются в одинаковых единицах на основе механического эквивалента теплоты, и других аналогичных соотношений. В силу своей общности понятие КПД позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие различные системы, как атомные реакторы, электрические генераторы и двигатели, теплоэнергетические установки, полупроводниковые приборы, биологические объекты и т. д.

Из-за неизбежных потерь энергии на трение, на нагревание окружающих тел и т. п. КПД всегда меньше единицы. Соответственно этому КПД выражается в долях затрачиваемой энергии, то есть в виде правильной дроби или в процентах, и является безразмерной величиной. КПД тепловых электростанций достигает 35-40%[источник?] , двигателей внутреннего сгорания с наддувом и предварительным охлаждением — 40-50% , динамомашин и генераторов большой мощности — 95%[источник?] , трансформаторов — 98%[источник?] . КПД процесса фотосинтеза составляет обычно 6-8%[источник?] , у хлореллы он достигает 20-25%[источник?] . У тепловых двигателей в силу второго начала термодинамики КПД имеется верхний предел, определяемый особенностями термодинамического цикла (кругового процесса) , который совершает рабочее вещество. Наибольшим КПД обладает цикл Карно.

Различают КПД отдельного элемента (ступени) машины или устройства и КПД, характеризующий всю цепь преобразований энергии в системе. КПД первого типа в соответствии с характером преобразования энергии может быть механическим, термическим и т. д. Ко второму типу относятся общий, экономический, технический и другие виды КПД. Общий КПД системы равен произведению частных КПД, или КПД ступеней.

В технической литературе КПД иногда определяют таким образом, что он может оказаться больше единицы. Подобная ситуация возникает, если определять КПД отношением Wпол/Wзатр, где Wпол — используемая энергия, получаемая на «выходе» системы, Wзатр — не вся энергия, поступающая в систему, а лишь та её часть, для получения которой производятся реальные затраты. Например, при работе полупроводниковых термоэлектрических обогревателей (тепловых насосов) затрата электроэнергии меньше количества теплоты, выделяемой термоэлементом. Избыток энергии черпается из окружающей среды. При этом, хотя истинный КПД установки меньше единицы, рассмотренный КПД h=Wпол/Wзатр может оказаться больше единицы. Например, тепловой КПД кондиционеров в среднем равен 300-400%.

Автор Даниил Леонидович На чтение 7 мин. Просмотров 20.8k. Опубликовано 18 ноября

Что такое КПД

Коэффициент полезного действия машины или механизма – это важная величина, характеризующая энергоэффективность данного устройства. Понятие используется и в повседневной жизни. Например, когда человек говорит, что КПД его усилий низкий, это значит, что сил затрачено много, а результата почти нет. Величина измеряет отношение полезной работы ко всей совершенной работе.

Согласно формуле, чтобы найти величину, нужно полезную работу разделить на всю совершенную работу. Или полезную энергию разделить на всю израсходованную энергию. Этот коэффициент всегда меньше единицы. Работа и энергия измеряется в Джоулях. Поделив Джоули на Джоули, получаем безразмерную величину. КПД иногда называют энергоэффективностью устройства.

Если попытаться объяснить простым языком, то представим, что мы кипятим чайник на плите. При сгорании газа образуется определенное количество теплоты. Часть этой теплоты нагревает саму горелку, плиту и окружающее пространство. Остальная часть идет на нагревание чайника и воды в нем. Чтобы рассчитать энергоэффективность данной плитки, нужно будет разделить количество тепла, требуемое для нагрева воды до температуры кипения на количество тепла, выделившееся при горении газа.

Данная величина всегда ниже единицы. Например, для любой атомной электростанции она не превышает 35%. Причиной является то, что электростанция представляет собой паровую машину, где нагретый за счет ядерной реакции пар вращает турбину. Большая часть энергии идет на нагрев окружающего пространства. Тот факт, что η не может быть равен 100%, следует из второго начала термодинамики.

Примеры расчета КПД

Пример 1. Нужно рассчитать коэффициент для классического камина. Дано: удельная теплота сгорания березовых дров – 107Дж/кг, количество дров – 8 кг. После сгорания дров температура в комнате повысилась на 20 градусов. Удельная теплоемкость кубометра воздуха – 1,3 кДж/ кг*град. Общая кубатура комнаты – 75 кубометров.

Чтобы решить задачу, нужно найти частное или отношение двух величин. В числителе будет количество теплоты, которое получил воздух в комнате (1300Дж*75*20=1950 кДж ). В знаменателе – количество теплоты, выделенное дровами при горении (10000000Дж*8 =8*107 кДж). После подсчетов получаем, что энергоэффективность дровяного камина – около 2,5%. Действительно, современная теория об устройстве печей и каминов говорит, что классическая конструкция не является энергоэффективной. Это связано с тем, что труба напрямую выводит горячий воздух в атмосферу. Для повышения эффективности устраивают дымоход с каналами, где воздух сначала отдает тепло кладке каналов, и лишь потом выходит наружу. Но справедливости ради, нужно отметить, что в процессе горения камина нагревается не только воздух, но и предметы в комнате, а часть тепла выходит наружу через элементы, плохо теплоизолированные – окна, двери и т.д.

Пример 2. Автомобиль проделал путь 100 км. Вес машины с пассажирами и багажом – 1400 кг. При этом было затрачено14 литров бензина. Найти: КПД двигателя.

Для решения задачи необходимо отношение работы по перемещению груза к количеству тепла, выделившемуся при сгорании топлива. Количество тепла также измеряется в Джоулях, поэтому не придется приводить к другим единицам. A будет равна произведению силы на путь( A=F*S=m*g*S). Сила равна произведению массы на ускорение свободного падения. Полезная работа = 1400 кг x 9,8м/с2 x 100000м=1,37*108 Дж

Удельная теплота сгорания бензина – 46 МДж/кг=46000 кДж/кг. Восемь литров бензина будем считать примерно равными 8 кг. Тепла выделилось 46*106*14=6.44*108 Дж. В результате получаем η ≈21%.

Единицы измерения

Коэффициент полезного действия – величина безразмерная, то есть не нужно ставить какую-либо единицу измерения. Но эту величину можно выразить и в процентах. Для этого полученное в результате деления по формуле число необходимо умножить на 100%. В школьном курсе математики рассказывали, что процент – этот одна сотая чего-либо. Умножая на 100 процентов, мы показываем, сколько в числе сотых.

От чего зависит величина КПД

Эта величина зависит от того, насколько общая совершенная работа может переходить в полезную. Прежде всего, это зависит от самого устройства механизма или машины. Инженеры всего мира бьются над тем, чтобы повышать КПД машин. Например, для электромобилей коэффициент очень высок – больше 90%.

А вот двигатель внутреннего сгорания, в силу своего устройства, не может иметь η, близкий к 100 процентам. Ведь энергия топлива не действует непосредственно на вращающиеся колеса. Энергия рассеивается на каждом передаточном звене. Слишком много передаточных звеньев, и часть выхлопных газов все равно выходит в выхлопную трубу.

Как обозначается

В русских учебниках обозначается двояко. Либо так и пишется – КПД, либо обозначается греческой буквой η. Эти обозначения равнозначны.

Символ, обозначающий КПД

Символом является греческая буква эта η. Но чаще все же используют выражение КПД.

Мощность и КПД

Мощность механизма или устройства равна работе, совершаемой в единицу времени. Работа(A) измеряется в Джоулях, а время в системе Си – в секундах. Но не стоит путать понятие мощности и номинальной мощности. Если на чайнике написана мощность 1 700 Ватт, это не значит, что он передаст 1 700 Джоулей за одну секунду воде, налитой в него. Это мощность номинальная. Чтобы узнать η электрочайника, нужно узнать количество теплоты(Q), которое должно получить определенное количество воды при нагреве на энное количество градусов. Эту цифру делят на работу электрического тока, выполненную за время нагревания воды.

Величина A будет равна номинальной мощности, умноженной на время в секундах. Q будет равно объему воды, умноженному на разницу температур на удельную теплоемкость. Потом делим Q на A тока и получаем КПД электрочайника, примерно равное 80 процентам. Прогресс не стоит на месте, и КПД различных устройств повышается, в том числе бытовой техники.

Напрашивается вопрос, почему через мощность нельзя узнать КПД устройства. На упаковке с оборудованием всегда указана номинальная мощность. Она показывает, сколько энергии потребляет устройство из сети. Но в каждом конкретном случае невозможно будет предсказать, сколько конкретно потребуется энергии для нагрева даже одного литра воды.

Например, в холодной комнате часть энергии потратится на обогрев пространства. Это связано с тем, что в результате теплообмена чайник будет охлаждаться. Если, наоборот, в комнате будет жарко, чайник закипит быстрее. То есть КПД в каждом из этих случаев будет разным.

Формула работы в физике

Для механической работы формула несложна: A = F x S. Если расшифровать, она равна приложенной силе на путь, на протяжении которого эта сила действовала. Например, мы поднимаем груз массой 15 кг на высоту 2 метра. Механическая работа по преодолению силы тяжести будет равна F x S = m x g x S. То есть, 15 x 9,8 x 2 = 294 Дж. Если речь идет о количестве теплоты, то A в этом случае равняется изменению количества теплоты. Например, на плите нагрели воду. Ее внутренняя энергия изменилась, она увеличилась на величину, равную произведению массы воды на удельную теплоемкость на количество градусов, на которое она нагрелась.

Это интересно

Наукой обосновано, что коэффициент полезного действия любого механизма всегда меньше единицы. Это связано со вторым началом термодинамики.

Для сравнения, коэффициенты полезного действия различных устройств:

• гидроэлектростанций 93-95%;
• АЭС – не более 35%;
• тепловых электростанций – 25-40%;
• бензинового двигателя – около 20%;
• дизельного двигателя – около 40%;
• электрочайника – более 95%;
• электромобиля – 88-95%.

Наука и инженерная мысль не стоит на месте. постоянно изобретаются способы, как уменьшить теплопотери, снизить трение между частями агрегата, повысить энергоэффективность техники.