"प्रदर्शन के गुणांक" का क्या अर्थ है? एक आंतरिक दहन इंजन की दक्षता - हम तुलना में दक्षता जानते हैं

प्रदर्शन का गुणांक (COP) - एक ऐसा शब्द जिसे लागू किया जा सकता है, शायद, हर सिस्टम और डिवाइस पर। यहां तक ​​​​कि एक व्यक्ति के पास एक दक्षता है, हालांकि, शायद, इसे खोजने के लिए अभी तक कोई वस्तुनिष्ठ सूत्र नहीं है। इस लेख में, हम विस्तार से बताएंगे कि दक्षता क्या है और विभिन्न प्रणालियों के लिए इसकी गणना कैसे की जा सकती है।

दक्षता परिभाषा

दक्षता एक संकेतक है जो ऊर्जा की वापसी या रूपांतरण के संबंध में किसी विशेष प्रणाली की दक्षता की विशेषता है। दक्षता एक मापहीन मान है और इसे या तो 0 से 1 की सीमा में संख्यात्मक मान के रूप में या प्रतिशत के रूप में दर्शाया जाता है।

सामान्य सूत्र

दक्षता प्रतीक द्वारा इंगित की जाती है।

दक्षता ज्ञात करने का सामान्य गणितीय सूत्र इस प्रकार लिखा गया है:

=A/Q, जहां A प्रणाली द्वारा किया गया उपयोगी ऊर्जा/कार्य है, और Q इस प्रणाली द्वारा एक उपयोगी आउटपुट प्राप्त करने की प्रक्रिया को व्यवस्थित करने के लिए खपत की गई ऊर्जा है।

दक्षता कारक, दुर्भाग्य से, हमेशा एक से कम या इसके बराबर होता है, क्योंकि ऊर्जा संरक्षण के नियम के अनुसार, हमें खर्च की गई ऊर्जा से अधिक काम नहीं मिल सकता है। इसके अलावा, दक्षता, वास्तव में, शायद ही कभी एक के बराबर होती है, क्योंकि उपयोगी कार्य हमेशा नुकसान के साथ होता है, उदाहरण के लिए, तंत्र को गर्म करने के लिए।

हीट इंजन दक्षता

ऊष्मा इंजन एक ऐसा उपकरण है जो तापीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। एक ताप इंजन में, काम हीटर से प्राप्त गर्मी की मात्रा और कूलर को दी गई गर्मी की मात्रा के बीच के अंतर से निर्धारित होता है, और इसलिए दक्षता सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:

• Ƞ=Qн-Qх/Qн, जहां क्यूएन हीटर से प्राप्त गर्मी की मात्रा है, और क्यूх कूलर को दी गई गर्मी की मात्रा है।

ऐसा माना जाता है कि कार्नोट चक्र पर चलने वाले इंजनों द्वारा उच्चतम दक्षता प्रदान की जाती है। इस मामले में, दक्षता सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:

• Ƞ=T1-T2/T1, जहां T1 गर्म स्रोत का तापमान है, T2 ठंडे स्रोत का तापमान है।

इलेक्ट्रिक मोटर दक्षता

एक इलेक्ट्रिक मोटर एक उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है, इसलिए इस मामले में दक्षता विद्युत ऊर्जा के यांत्रिक ऊर्जा में रूपांतरण के संबंध में डिवाइस की दक्षता अनुपात है। विद्युत मोटर की दक्षता ज्ञात करने का सूत्र इस प्रकार है:

• Ƞ=P2/P1, जहां P1 आपूर्ति की गई विद्युत शक्ति है, P2 इंजन द्वारा उत्पन्न उपयोगी यांत्रिक शक्ति है।

विद्युत शक्ति को सिस्टम करंट और वोल्टेज (पी = यूआई) के उत्पाद के रूप में पाया जाता है, और यांत्रिक शक्ति को काम के अनुपात के रूप में इकाई समय (पी = ए / टी) के रूप में पाया जाता है।

ट्रांसफार्मर दक्षता

एक ट्रांसफार्मर एक ऐसा उपकरण है जो आवृत्ति को बनाए रखते हुए एक वोल्टेज के प्रत्यावर्ती धारा को दूसरे वोल्टेज के प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तित करता है। इसके अलावा ट्रांसफार्मर एसी को डीसी में भी बदल सकते हैं।

ट्रांसफार्मर की दक्षता सूत्र द्वारा ज्ञात की जाती है:

• Ƞ=1/1+(P0+PL*n2)/(P2*n), जहां P0 - नो-लोड लॉस, PL - लोड लॉस, P2 - लोड को दी जाने वाली सक्रिय पावर, n - लोडिंग की सापेक्ष डिग्री।

दक्षता या नहीं दक्षता?

यह ध्यान देने योग्य है कि दक्षता के अलावा, कई संकेतक हैं जो ऊर्जा प्रक्रियाओं की दक्षता की विशेषता रखते हैं, और कभी-कभी हम प्रकार के विवरण पा सकते हैं - 130% के क्रम की दक्षता, हालांकि, इस मामले में, आपको आवश्यकता है यह समझने के लिए कि इस शब्द का सही ढंग से उपयोग नहीं किया गया है, और, सबसे अधिक संभावना है, लेखक या निर्माता इस संक्षिप्त नाम से थोड़ी अलग विशेषता को समझते हैं।

उदाहरण के लिए, गर्मी पंपों को इस तथ्य से अलग किया जाता है कि वे जितना उपभोग करते हैं उससे अधिक गर्मी छोड़ सकते हैं। इस प्रकार, रेफ्रिजरेटिंग मशीन कूल्ड ऑब्जेक्ट से अधिक गर्मी निकाल सकती है, जो हटाने के संगठन के लिए ऊर्जा के बराबर खर्च की जाती है। रेफ्रिजरेटिंग मशीन के दक्षता संकेतक को प्रदर्शन का गुणांक कहा जाता है, जिसे अक्षर द्वारा दर्शाया जाता है और सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: =Qx/A, जहां Qx ठंडे सिरे से निकाली गई गर्मी है, A पर खर्च किया गया कार्य है हटाने की प्रक्रिया। हालांकि, कभी-कभी प्रदर्शन के गुणांक को प्रशीतन मशीन की दक्षता भी कहा जाता है।

यह भी दिलचस्प है कि जीवाश्म ईंधन पर चलने वाले बॉयलरों की दक्षता की गणना आमतौर पर कम कैलोरी मान के आधार पर की जाती है, जबकि यह एक से अधिक हो सकती है। हालांकि, इसे अभी भी पारंपरिक रूप से दक्षता के रूप में जाना जाता है। सकल कैलोरी मान द्वारा बॉयलर की दक्षता निर्धारित करना संभव है, और फिर यह हमेशा एक से कम होगा, लेकिन इस मामले में अन्य प्रतिष्ठानों के डेटा के साथ बॉयलर के प्रदर्शन की तुलना करना असुविधाजनक होगा।

आधुनिक वास्तविकताओं में ताप इंजनों का व्यापक संचालन शामिल है। उन्हें इलेक्ट्रिक मोटर्स से बदलने के कई प्रयास अब तक विफल रहे हैं। स्वायत्त प्रणालियों में बिजली के संचय से जुड़ी समस्याओं को बड़ी मुश्किल से हल किया जाता है।

अभी भी प्रासंगिक बिजली संचयकों के निर्माण के लिए प्रौद्योगिकी की समस्याएं हैं, उनके दीर्घकालिक उपयोग को ध्यान में रखते हुए। इलेक्ट्रिक वाहनों की गति विशेषताएँ आंतरिक दहन इंजन वाली कारों से बहुत दूर होती हैं।

हाइब्रिड इंजनों के निर्माण की दिशा में पहला कदम पर्यावरणीय समस्याओं को हल करते हुए, मेगासिटीज में हानिकारक उत्सर्जन को काफी कम कर सकता है।

इतिहास का हिस्सा

भाप ऊर्जा को गति ऊर्जा में बदलने की संभावना पुरातनता में जानी जाती थी। 130 ईसा पूर्व: अलेक्जेंड्रिया के दार्शनिक बगुले ने दर्शकों को एक भाप खिलौना - एओलिपिल प्रस्तुत किया। इससे निकलने वाले जेट की क्रिया के तहत भाप से भरा एक गोला घूमने लगा। आधुनिक भाप टर्बाइनों के इस प्रोटोटाइप को उन दिनों में आवेदन नहीं मिला था।

कई वर्षों और सदियों तक, दार्शनिक के विकास को केवल एक मजेदार खिलौना माना जाता था। 1629 में, इतालवी डी. ब्रंची ने एक सक्रिय टरबाइन बनाया। गति में स्टीम सेट ब्लेड से सुसज्जित डिस्क।

उसी क्षण से भाप इंजनों का तेजी से विकास शुरू हुआ।

इंजन गर्म करें

मशीनों और तंत्रों के पुर्जों की आवाजाही के लिए ईंधन को ऊर्जा में बदलने का उपयोग ऊष्मा इंजनों में किया जाता है।

मशीनों के मुख्य भाग: एक हीटर (बाहर से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए एक प्रणाली), एक कार्यशील द्रव (एक उपयोगी क्रिया करता है), एक रेफ्रिजरेटर।

हीटर को यह सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है कि काम कर रहे तरल पदार्थ ने उपयोगी कार्य करने के लिए आंतरिक ऊर्जा की पर्याप्त आपूर्ति जमा की है। रेफ्रिजरेटर अतिरिक्त ऊर्जा को हटा देता है।

दक्षता की मुख्य विशेषता ऊष्मा इंजनों की दक्षता कहलाती है। यह मान दर्शाता है कि हीटिंग पर खर्च होने वाली ऊर्जा का कितना हिस्सा उपयोगी काम करने में खर्च होता है। दक्षता जितनी अधिक होगी, मशीन का संचालन उतना ही अधिक लाभदायक होगा, लेकिन यह मान 100% से अधिक नहीं हो सकता है।

दक्षता गणना

हीटर को बाहर से Q 1 के बराबर ऊर्जा प्राप्त करने दें। काम कर रहे तरल पदार्थ ने ए काम किया, जबकि रेफ्रिजरेटर को दी गई ऊर्जा क्यू 2 थी।

परिभाषा के आधार पर, हम दक्षता की गणना करते हैं:

= ए / क्यू 1। हम ध्यान में रखते हैं कि ए \u003d क्यू 1 - क्यू 2।

यहाँ से, ऊष्मा इंजन की दक्षता, जिसके सूत्र का रूप η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1 है, हमें निम्नलिखित निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है:

• दक्षता 1 (या 100%) से अधिक नहीं हो सकती;
• इस मान को अधिकतम करने के लिए, या तो हीटर से प्राप्त ऊर्जा में वृद्धि या रेफ्रिजरेटर को दी गई ऊर्जा में कमी आवश्यक है;
• ईंधन की गुणवत्ता को बदलकर हीटर की ऊर्जा में वृद्धि हासिल की जाती है;
• रेफ्रिजरेटर को दी जाने वाली ऊर्जा को कम करना, इंजनों की डिज़ाइन सुविधाओं को प्राप्त करना संभव बनाता है।

आदर्श ताप इंजन

क्या ऐसा इंजन बनाना संभव है, जिसकी दक्षता अधिकतम हो (आदर्श रूप से, 100% के बराबर)? फ्रांसीसी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी और प्रतिभाशाली इंजीनियर साडी कार्नोट ने इस प्रश्न का उत्तर खोजने की कोशिश की। 1824 में, गैसों में होने वाली प्रक्रियाओं के बारे में उनकी सैद्धांतिक गणना को सार्वजनिक किया गया था।

एक आदर्श मशीन के पीछे मुख्य विचार एक आदर्श गैस के साथ उत्क्रमणीय प्रक्रियाओं को अंजाम देना है। हम तापमान T 1 पर समतापीय रूप से गैस के प्रसार से प्रारंभ करते हैं। इसके लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा Q 1 है। गैस के बिना ऊष्मा विनिमय के फैलने के बाद। तापमान T 2 तक पहुँचने के बाद, गैस को समतापीय रूप से संपीड़ित किया जाता है, जिससे ऊर्जा Q 2 को रेफ्रिजरेटर में स्थानांतरित किया जाता है। अपनी मूल स्थिति में गैस की वापसी रुद्धोष्म है।

एक आदर्श कार्नोट हीट इंजन की दक्षता, जब सटीक गणना की जाती है, हीटिंग और कूलिंग डिवाइस के बीच तापमान अंतर के अनुपात के बराबर होती है जो हीटर में होता है। यह इस तरह दिखता है: =(टी 1 - टी 2)/ टी 1।

एक ऊष्मा इंजन की संभावित दक्षता, जिसका सूत्र है: = 1 - T 2 / T 1 , केवल हीटर और कूलर के तापमान पर निर्भर करता है और 100% से अधिक नहीं हो सकता है।

इसके अलावा, यह अनुपात हमें यह साबित करने की अनुमति देता है कि गर्मी इंजन की दक्षता केवल एकता के बराबर हो सकती है जब रेफ्रिजरेटर तापमान तक पहुंच जाए। जैसा कि आप जानते हैं, यह मूल्य अप्राप्य है।

कार्नोट की सैद्धांतिक गणना किसी भी डिजाइन के ताप इंजन की अधिकतम दक्षता निर्धारित करना संभव बनाती है।

कार्नो द्वारा सिद्ध प्रमेय इस प्रकार है। एक मनमाना ताप इंजन किसी भी परिस्थिति में एक आदर्श ऊष्मा इंजन की दक्षता के समान मूल्य से अधिक दक्षता का गुणांक रखने में सक्षम नहीं है।

समस्या समाधान का उदाहरण

उदाहरण 1 यदि हीटर का तापमान 800°C है और रेफ्रिजरेटर का तापमान 500°C कम है, तो एक आदर्श ऊष्मा इंजन की दक्षता क्या होगी?

टी 1 \u003d 800 ओ सी \u003d 1073 के, T \u003d 500 ओ सी \u003d 500 के, η -?

परिभाषा के अनुसार: =(टी 1 - टी 2)/ टी 1.

हमें रेफ्रिजरेटर का तापमान नहीं दिया गया है, लेकिन T = (T 1 - T 2), यहाँ से:

\u003d T / T 1 \u003d 500 K / 1073 K \u003d 0.46।

उत्तर: दक्षता = 46%।

उदाहरण 2 एक आदर्श ऊष्मा इंजन की दक्षता निर्धारित करें यदि 650 J उपयोगी कार्य एक किलोजूल हीटर ऊर्जा के कारण किया जाता है। शीतलक तापमान 400 K होने पर हीट इंजन हीटर का तापमान क्या है?

क्यू 1 \u003d 1 केजे \u003d 1000 जे, ए \u003d 650 जे, टी 2 \u003d 400 के, η -?, टी 1 \u003d?

इस समस्या में, हम एक थर्मल इंस्टॉलेशन के बारे में बात कर रहे हैं, जिसकी दक्षता की गणना सूत्र द्वारा की जा सकती है:

हीटर का तापमान निर्धारित करने के लिए, हम एक आदर्श ताप इंजन की दक्षता के लिए सूत्र का उपयोग करते हैं:

\u003d (टी 1 - टी 2) / टी 1 \u003d 1 - टी 2 / टी 1.

गणितीय परिवर्तन करने के बाद, हम प्राप्त करते हैं:

टी 1 \u003d टी 2 / (1- )।

टी 1 \u003d टी 2 / (1- ए / क्यू 1)।

आइए गणना करें:

= 650 जे / 1000 जे = 0.65।

टी 1 \u003d 400 के / (1- 650 जे / 1000 जे) \u003d 1142.8 के।

उत्तर: \u003d 65%, टी 1 \u003d 1142.8 के।

वास्तविक स्थितियां

आदर्श ताप इंजन को आदर्श प्रक्रियाओं को ध्यान में रखकर बनाया गया है। कार्य केवल समतापीय प्रक्रियाओं में किया जाता है, इसका मान कार्नोट चक्र ग्राफ से घिरे क्षेत्र के रूप में परिभाषित किया गया है।

वास्तव में, तापमान में परिवर्तन के बिना गैस की स्थिति को बदलने की प्रक्रिया के लिए स्थितियां बनाना असंभव है। ऐसी कोई सामग्री नहीं है जो आसपास की वस्तुओं के साथ हीट एक्सचेंज को बाहर कर दे। रुद्धोष्म प्रक्रिया अब संभव नहीं है। गर्मी हस्तांतरण के मामले में, गैस का तापमान अनिवार्य रूप से बदलना चाहिए।

वास्तविक परिस्थितियों में निर्मित ऊष्मा इंजनों की दक्षता आदर्श इंजनों की दक्षता से काफी भिन्न होती है। ध्यान दें कि वास्तविक इंजनों में प्रक्रियाएं इतनी तेज होती हैं कि इसके आयतन को बदलने की प्रक्रिया में काम करने वाले पदार्थ की आंतरिक तापीय ऊर्जा में बदलाव की भरपाई हीटर से गर्मी के प्रवाह और कूलर में वापस आने से नहीं की जा सकती है।

अन्य ताप इंजन

वास्तविक इंजन विभिन्न चक्रों पर कार्य करते हैं:

• ओटो चक्र: एक स्थिर आयतन पर प्रक्रिया रुद्धोष्म रूप से बदलती है, एक बंद चक्र का निर्माण करती है;
• डीजल चक्र: आइसोबार, एडियाबैट, आइसोचोर, एडियाबैट;
• निरंतर दबाव पर होने वाली प्रक्रिया को एक रुद्धोष्म द्वारा बदल दिया जाता है, जिससे चक्र बंद हो जाता है।

आधुनिक तकनीक की परिस्थितियों में वास्तविक इंजनों (उन्हें आदर्श लोगों के करीब लाने के लिए) में संतुलन प्रक्रियाएं बनाना संभव नहीं है। थर्मल इंजन की दक्षता बहुत कम है, यहां तक ​​​​कि एक ही तापमान शासन को एक आदर्श थर्मल इंस्टॉलेशन के रूप में ध्यान में रखते हुए।

लेकिन आपको दक्षता गणना सूत्र की भूमिका को कम नहीं करना चाहिए, क्योंकि यह वह है जो वास्तविक इंजनों की दक्षता बढ़ाने के लिए काम करने की प्रक्रिया में शुरुआती बिंदु बन जाता है।

दक्षता बदलने के तरीके

आदर्श और वास्तविक ताप इंजनों की तुलना करते समय, यह ध्यान देने योग्य है कि बाद के रेफ्रिजरेटर का तापमान कोई भी नहीं हो सकता है। आमतौर पर वातावरण को रेफ्रिजरेटर माना जाता है। वातावरण का तापमान केवल अनुमानित गणना में ही लिया जा सकता है। अनुभव से पता चलता है कि शीतलक का तापमान इंजन में निकास गैसों के तापमान के बराबर होता है, जैसा कि आंतरिक दहन इंजन (संक्षिप्त आंतरिक दहन इंजन) में होता है।

ICE हमारी दुनिया में सबसे आम ऊष्मा इंजन है। इस मामले में एक ताप इंजन की दक्षता जलने वाले ईंधन द्वारा बनाए गए तापमान पर निर्भर करती है। एक आंतरिक दहन इंजन और भाप इंजन के बीच एक आवश्यक अंतर हीटर के कार्यों और वायु-ईंधन मिश्रण में डिवाइस के कार्यशील द्रव का विलय है। जलने पर, मिश्रण इंजन के गतिमान भागों पर दबाव बनाता है।

काम करने वाली गैसों के तापमान में वृद्धि ईंधन के गुणों में काफी बदलाव करके हासिल की जाती है। दुर्भाग्य से, यह अनिश्चित काल तक करना संभव नहीं है। कोई भी सामग्री जिससे इंजन का दहन कक्ष बनाया जाता है, उसका अपना गलनांक होता है। ऐसी सामग्रियों का गर्मी प्रतिरोध इंजन की मुख्य विशेषता है, साथ ही दक्षता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करने की क्षमता भी है।

मोटर दक्षता मूल्य

यदि हम इनलेट पर काम कर रहे भाप के तापमान पर विचार करते हैं जिसमें 800 K है, और निकास गैस 300 K है, तो इस मशीन की दक्षता 62% है। वास्तव में, यह मान 40% से अधिक नहीं है। टरबाइन हाउसिंग को गर्म करने के दौरान गर्मी के नुकसान के कारण ऐसी कमी होती है।

आंतरिक दहन का उच्चतम मूल्य 44% से अधिक नहीं है। इस मूल्य को बढ़ाना निकट भविष्य की बात है। सामग्री, ईंधन के गुणों को बदलना एक ऐसी समस्या है जिस पर मानव जाति के सर्वश्रेष्ठ दिमाग काम कर रहे हैं।

दक्षता कारक (सीओपी)ऊर्जा रूपांतरण या हस्तांतरण के संदर्भ में एक प्रणाली की दक्षता का एक उपाय है, जो कि सिस्टम द्वारा प्राप्त कुल ऊर्जा के लिए उपयोगी रूप से उपयोग की जाने वाली ऊर्जा के अनुपात से निर्धारित होता है।

क्षमता- मान आयामहीन है, इसे आमतौर पर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है:

ऊष्मा इंजन के प्रदर्शन का गुणांक (COP) सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है: , जहाँ A = Q1Q2। ऊष्मा इंजन की दक्षता हमेशा 1 से कम होती है।

कार्नोट चक्र- यह एक उत्क्रमणीय वृत्ताकार गैस प्रक्रिया है, जिसमें दो क्रमागत इज़ोटेर्मल और दो रुद्धोष्म प्रक्रियाएं होती हैं जो एक कार्यशील द्रव के साथ की जाती हैं।

वृत्ताकार चक्र, जिसमें दो समतापी और दो रुद्धोष्म शामिल हैं, अधिकतम दक्षता के अनुरूप हैं।

1824 में फ्रांसीसी इंजीनियर साडी कार्नोट ने एक आदर्श ऊष्मा इंजन की अधिकतम दक्षता के लिए एक सूत्र निकाला, जहाँ काम करने वाला द्रव एक आदर्श गैस है, जिसके चक्र में दो समताप मंडल और दो एडियाबैट शामिल हैं, जो कि कार्नोट चक्र है। कार्नोट चक्र एक ऊष्मा इंजन का वास्तविक कार्य चक्र है जो एक इज़ोटेर्मल प्रक्रिया में काम कर रहे तरल पदार्थ को आपूर्ति की गई गर्मी के कारण काम करता है।

कार्नोट चक्र की दक्षता का सूत्र, अर्थात ऊष्मा इंजन की अधिकतम दक्षता है: , जहां T1 हीटर का पूर्ण तापमान है, T2 रेफ्रिजरेटर का पूर्ण तापमान है।

हीट इंजन- ये ऐसी संरचनाएं हैं जिनमें तापीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

हीट इंजन डिजाइन और उद्देश्य दोनों में विविध हैं। इनमें स्टीम इंजन, स्टीम टर्बाइन, आंतरिक दहन इंजन, जेट इंजन शामिल हैं।

हालांकि, विविधता के बावजूद, विभिन्न ताप इंजनों के संचालन के सिद्धांत में सामान्य विशेषताएं हैं। प्रत्येक ताप इंजन के मुख्य घटक:

• हीटर;
• काम करने वाला शरीर;
• फ़्रिज।

हीटर काम कर रहे तरल पदार्थ को गर्म करते हुए थर्मल ऊर्जा जारी करता है, जो इंजन के कार्य कक्ष में स्थित है। काम करने वाला द्रव भाप या गैस हो सकता है।

गर्मी की मात्रा को स्वीकार करने के बाद, गैस फैलती है, क्योंकि। इसका दबाव बाहरी दबाव से अधिक होता है, और पिस्टन को घुमाता है, जिससे सकारात्मक कार्य होता है। उसी समय, इसका दबाव कम हो जाता है, और इसकी मात्रा बढ़ जाती है।

यदि हम उसी अवस्था से गुजरते हुए, लेकिन विपरीत दिशा में गैस को संपीड़ित करते हैं, तो हम वही निरपेक्ष मान करेंगे, लेकिन नकारात्मक कार्य करेंगे। नतीजतन, चक्र के लिए सभी कार्य शून्य के बराबर होंगे।

ऊष्मा इंजन का कार्य शून्य न हो, इसके लिए गैस को संपीड़ित करने का कार्य विस्तार के कार्य से कम होना चाहिए।

संपीड़न के कार्य को विस्तार के कार्य से कम करने के लिए, यह आवश्यक है कि संपीड़न प्रक्रिया कम तापमान पर हो, इसके लिए कार्यशील द्रव को ठंडा किया जाना चाहिए, इसलिए गर्मी के डिजाइन में एक रेफ्रिजरेटर शामिल है यन्त्र। काम करने वाला द्रव रेफ्रिजरेटर के संपर्क में आने पर गर्मी की मात्रा को छोड़ देता है।

यह ज्ञात है कि एक सतत गति मशीन असंभव है। यह इस तथ्य के कारण है कि किसी भी तंत्र के लिए कथन सत्य है: इस तंत्र की सहायता से किया गया कुल कार्य (घर्षण बल को दूर करने के लिए तंत्र और पर्यावरण को गर्म करने सहित) हमेशा अधिक उपयोगी कार्य होता है।

उदाहरण के लिए, एक आंतरिक दहन इंजन का आधे से अधिक काम इंजन के घटकों को गर्म करने पर बर्बाद हो जाता है; कुछ गर्मी निकास गैसों द्वारा दूर की जाती है।

तंत्र की प्रभावशीलता, इसके उपयोग की व्यवहार्यता का मूल्यांकन करना अक्सर आवश्यक होता है। इसलिए, यह गणना करने के लिए कि किए गए कार्य का कौन सा भाग व्यर्थ है और कौन सा भाग उपयोगी है, एक विशेष भौतिक मात्रा पेश की जाती है जो तंत्र की दक्षता को दर्शाती है।

इस मान को तंत्र की दक्षता कहा जाता है

एक तंत्र की दक्षता उपयोगी कार्य और कुल कार्य के अनुपात के बराबर होती है। जाहिर है, दक्षता हमेशा एकता से कम होती है। यह मान अक्सर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। आमतौर पर इसे ग्रीक अक्षर ("यह" पढ़ें) द्वारा दर्शाया जाता है। दक्षता को दक्षता के रूप में संक्षिप्त किया जाता है।

η \u003d (A_full / A_useful) * 100%,

जहाँ दक्षता, A_पूर्ण पूर्ण कार्य, A_उपयोगी उपयोगी कार्य।

इंजनों में, इलेक्ट्रिक मोटर में उच्चतम दक्षता (98%) तक होती है। आंतरिक दहन इंजन की दक्षता 20% - 40%, भाप टरबाइन लगभग 30%।

ध्यान दें कि तंत्र की दक्षता में वृद्धिअक्सर घर्षण बल को कम करने का प्रयास करते हैं। यह विभिन्न स्नेहक या बॉल बेयरिंग का उपयोग करके किया जा सकता है जिसमें फिसलने वाले घर्षण को रोलिंग घर्षण से बदल दिया जाता है।

दक्षता गणना उदाहरण

एक उदाहरण पर विचार करें। 55 किग्रा भार वाला एक साइकिल चालक 8 kJ कार्य करते हुए 5 किग्रा भार वाली एक पहाड़ी पर चढ़ता है, जिसकी ऊँचाई 10 मी है। बाइक की दक्षता का पता लगाएं। सड़क पर पहियों के रोलिंग घर्षण को ध्यान में नहीं रखा जाता है।

समाधान।साइकिल और साइकिल चालक का कुल द्रव्यमान ज्ञात कीजिए:

मी = 55 किग्रा + 5 किग्रा = 60 किग्रा

आइए उनका कुल वजन ज्ञात करें:

पी = मिलीग्राम = 60 किग्रा * 10 एन/किग्रा = 600 एन

बाइक और साइकिल चालक को उठाने पर किया गया कार्य ज्ञात कीजिए:

उपयोगी \u003d पीएस \u003d 600 एन * 10 मीटर \u003d 6 केजे

आइए जानें बाइक की दक्षता:

ए_फुल / ए_उपयोगी * 100% = 6 केजे / 8 केजे * 100% = 75%

उत्तर:साइकिल दक्षता 75% है।

आइए एक और उदाहरण पर विचार करें।द्रव्यमान m का एक पिंड लीवर आर्म के सिरे से लटका हुआ है। एक अधोमुखी बल F को दूसरी भुजा पर लगाया जाता है, और उसके सिरे को h से नीचे किया जाता है। ज्ञात कीजिए कि यदि लीवर की दक्षता η% है तो पिंड कितना ऊपर उठ गया है।

समाधान।बल F द्वारा किया गया कार्य ज्ञात कीजिए:

इस कार्य का % m द्रव्यमान के पिंड को उठाने के लिए किया जाता है। इसलिए, शरीर को उठाने पर Fhη / 100 खर्च किया गया था। चूंकि शरीर का वजन mg के बराबर है, इसलिए शरीर Fhη / 100 / mg की ऊंचाई तक बढ़ गया है।

दक्षता किसी उपकरण या मशीन की दक्षता की विशेषता है। दक्षता को सिस्टम के आउटपुट पर उपयोगी ऊर्जा के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है जो सिस्टम को आपूर्ति की गई ऊर्जा की कुल मात्रा में है। दक्षता आयामहीन है और इसे अक्सर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है।

फॉर्मूला 1 - दक्षता

कहाँ पे- एउपयोगी कार्य

—क्यूकुल काम जो खर्च किया गया था

कोई भी तंत्र जो कोई भी कार्य करता है उसे बाहर से ऊर्जा अवश्य प्राप्त होती है, जिसकी सहायता से कार्य किया जा सकेगा। उदाहरण के लिए, एक वोल्टेज ट्रांसफार्मर को लें। इनपुट पर 220 वोल्ट का एक मुख्य वोल्टेज लगाया जाता है, 12 वोल्ट को आउटपुट से बिजली में हटा दिया जाता है, उदाहरण के लिए, एक गरमागरम दीपक। तो ट्रांसफार्मर इनपुट पर ऊर्जा को आवश्यक मूल्य में परिवर्तित करता है जिस पर दीपक काम करेगा।

लेकिन नेटवर्क से ली गई सारी ऊर्जा लैंप में नहीं जाएगी, क्योंकि ट्रांसफॉर्मर में नुकसान होता है। उदाहरण के लिए, एक ट्रांसफॉर्मर के कोर में चुंबकीय ऊर्जा का नुकसान। या वाइंडिंग के सक्रिय प्रतिरोध में नुकसान। जहां विद्युत ऊर्जा उपभोक्ता तक पहुंचे बिना ही ऊष्मा में परिवर्तित हो जाएगी। इस प्रणाली में यह तापीय ऊर्जा बेकार है।

चूंकि किसी भी प्रणाली में बिजली के नुकसान से बचा नहीं जा सकता है, इसलिए दक्षता हमेशा एकता से नीचे होती है।

दक्षता को कई अलग-अलग हिस्सों से मिलकर पूरे सिस्टम के लिए माना जा सकता है। अतः प्रत्येक भाग के लिए अलग-अलग दक्षता निर्धारित करने के लिए, तो कुल दक्षता उसके सभी तत्वों की दक्षता के गुणनफल के बराबर होगी।

निष्कर्ष रूप में, हम कह सकते हैं कि दक्षता ऊर्जा के हस्तांतरण या रूपांतरण के अर्थ में किसी भी उपकरण की पूर्णता के स्तर को निर्धारित करती है। यह यह भी इंगित करता है कि सिस्टम को आपूर्ति की गई कितनी ऊर्जा उपयोगी कार्य पर खर्च की जाती है।