Коэффициент полезного действия

я Иногда во время учёбы или работы мы можем отвлекаться на что-то постороннее, что приводит к тому, что мы некачественно выполняем работу или выполняем её не до конца. В таком случае мы можем сказать, что наша эффективность падает, что в наших действиях мало полезной работы. Это лишь бытовой пример оценки эффективности работы, подобное сравнение мы можем провести и со многими физическими процессами, например эффективность работы двигателя автомобиля, эффективность простого механизма или эффективность работы электрического тока.

Для удобства расчётов эффективность вычисляют с использованием коэффициента полезного действия, кратко – КПД.

где:

• $\eta$ – КПД (греческая буква «эта»), измеряется в процентах
• $A_{полезн}$ – полезная работа, $\left[Дж\right]$
• $A_{затрач}$ – затраченная (полная) работа, $\left[Дж\right]$

Подставляя числа в эту формулу, мы всегда должны задавать себе вопрос: что здесь является полезным? Например, в работе автомобиля полезным является перемещение, в работе электрической обогревательной батареи – тепло от нагревателя. Затраченной работой считается вся работа, которую совершило тело, обратите внимание, что в эту работу входит и полезная работа:

$$A_{затрач} = A_1 + A_2 + ... + A_n + A_{полезн}$$

КПД через мощность

Но нам не всегда удобно рассчитывать КПД по формуле (22), иногда у нас может не быть возможности найти работу. Поэтому для расчёта КПД мы можем использовать формулу с мощностью:

где:

• $P_{полезн}$ – полезная мощность, $\left[Вт\right]$
• $P_{затрач}$ – затраченная (полная) мощность, $\left[Вт\right]$

Вечный двигатель

Запомнить, что затраченная работа или мощность всегда стоит в знаменателе, проще всего так: КПД не может быть больше 100%, ведь полезная работа – это только часть затраченной, а часть не бывает больше целого. Ровно 100% тоже не встречается: всегда что-то уходит на нагрев, на трение, на звук. А значит, вечный двигатель не может существовать. Но давайте представим, что было бы, если бы существовало какое-то тело, КПД которого 100%. Различные неудачники, которых было очень много, на протяжении значительной части истории человечества пытались изобрести такое тело, которое называли вечным двигателем. Звучит очень красиво: автомобиль, который может ехать вечно, спичка, которая горит вечно, ну и телефон, который никогда не разряжается. Для фантазёров, которые пытались изобрести вечный двигатель, эта идея была слаще идеи о получении золота из дешёвых металлов, поэтому их было так много. Ниже рисунок устройства мнимого вечного двигателя: