Что такое коэффициент полезного действия и мощность?

В жизни нам часто приходится переводить один вид энергии в другой (например внутреннюю энергию топлива в механическую). Для этой цели применяются те или иные машины. Однако при переходе одного вида энергии в другой никогда не удается перевести всю имевшуюся у нас энергию в этот другой, необходимый нам вид энергии.

Это не значит, конечно, что при переходе часть энергии бесследно пропадет, так как согласно закону сохранения энергии это невозможно. Но дело в том, что некоторая часть переводимой энергии всегда уходит на преодоление вредных сопротивлений (трения, сопротивления воздуха, на нагревание окружающих тел и пр.), т. е. тратится непродуктивно.

Эта бесполезная трата энергии при ее преобразовании или передаче не всегда одинакова: одни машины, служащие для преобразования или передачи энергии, действуют (работают) более полезно, другие менее. Коэффициентом полезного действия машины называется отношение полученной полезной работы или энергии ко всему количеству затраченной работы или энергии.

Таким образом, если обозначить коэффициент полезного действия через ɳ, (греч. буква „эта“), полученную работу или энергию через А и затраченную работу или энергию через Е, то коэффициент полезного действия (сокращенно пишется к. п. д.) выразится такой формулой: ɳ = A/E.

Обычно к. п. д. выражают в процентах (от затраченной работы).

Коэффициенты полезного действия разных машин весьма различны. Наименьшими к. п. д. обладают паровые машины (т. е. они наименее выгодно работают), наибольшими - электромашины. Сравнительные к. п. д. некоторых машин даны в следующей табличке:

Мощность. Та или иная машина может выполнить тем большую работу, чем больше времени она будет работать. Поэтому, например, маломощный двигатель может выполнить численно такую же или даже большую работу, как и двигатель мощный, если только первому дать на это больше времени.

Иными словами, темп выполнения работы у разных машин может быть разным. Вследствие этого каждую машину, служащую источником работы, оценивают отношением той работы, какую способна выполнить машина за определенный промежуток времени, к величине этого промежутка времени. Это отношение называется мощностью машины.

Если, например, машина за 10 секунд выполнила 6000 кг, и работы, то ее мощность N выразится:

Если выполненную машиной работу обозначить через А, а промежуток времени, за который была выполнена работа, через t, то мы получим следующую формулу для мощности: N = A/t.

Приведенный пример й полученная формула показывают, что мощность есть работа, совершаемая в единицу времени.

Наш пример показывает также, что единицей мощности является килограммометр в секунду (кгм/сек). Так как эта единица мала, то на практике чаще пользуются единицей, в 75 раз большей. Такая единица называется лошадиной силой (обозначается л. с., или HP).

Таким образом, 1 л. с. = 75 кгм/сек. Из сказанного следует, что для перевода мощности, данной в кгм/сек, в мощность в л. с. надо первую разделить на 75. В нашем примере мощность

Итак, мощность равна работе, деленной на время. Но мы знаем, что работа равна произведению силы на путь, проходимый телом: A = fs. Если мы подставим это выражение в формулу мощности, то получим: N = fs/t.

Но s/t т. е. путь, деленный на время, есть скорость v. Следовательно, мощность:

Таким образом, мощность машины (например автомобиля, паровоза, самолета и т. д.) может быть определена, если известны скорость v движения машины и сопротивление f, »которое ей приходится преодолевать.