Bu gün sizə səmərəliliyin (səmərəlilik əmsalı) nə olduğunu, onu necə hesablayacağınızı və bu konsepsiyanın harada tətbiq olunduğunu söyləyəcəyik.
İnsan və mexanizm
P altaryuyan maşınla konserv zavodunun ortaq nələri var? Bir insanın hər şeyi öz başına etmək ehtiyacından azad olmaq istəyi. Buxar maşınının ixtirasına qədər insanların ixtiyarında yalnız əzələləri var idi. Hər şeyi özləri etdilər: şumladılar, əkdilər, bişirdilər, balıq tutdular, kətan toxudular. Uzun qışda sağ qalmağı təmin etmək üçün kəndli ailəsinin hər bir üzvü iki yaşından ölümünə qədər gündüz saatlarında işləyirdi. Kiçik uşaqlar heyvanlara baxırdılar və böyüklərə kömək edirdilər (gətirirlər, deyirlər, çağırırlar, aparırlar). Qız ilk dəfə beş yaşında sükan arxasına qoyuldu! Hətta dərin qocalar da qaşıq kəsir, başmaq ayaqqabıları toxuyur, ən yaşlı və zəif nənələr, əgər gözləri imkan verərsə, toxucu dəzgahlarında, əyirən təkərlərdə otururdular. Ulduzların nə olduğunu və niyə parıldadığını düşünməyə vaxtları yox idi. İnsanlar yorulub: hər gün səhhətindən, dərdindən, mənəviyyatından asılı olmayaraq gedib işləməli idilər. Təbii ki, kişi həddindən artıq yüklənmiş çiyinlərini heç olmasa bir qədər yüngülləşdirəcək köməkçilər tapmaq istəyirdi.
Gülməli və qəribə
O dövrlərdə ən qabaqcıl texnologiya at və dəyirman çarxı idi. Amma onlar insandan cəmi iki-üç dəfə çox iş gördülər. Lakin ilk ixtiraçılar çox qəribə görünən qurğular yaratmağa başladılar. “Əbədi sevginin hekayəsi” filmində Leonardo da Vinçi suda gəzmək üçün ayaqlarına kiçik qayıqlar bağlamışdı. Bu, alimin p altarı ilə gölə batması bir neçə gülməli hadisəyə səbəb olub. Baxmayaraq ki, bu epizod sadəcə ssenaristin ixtirası olsa da, belə ixtiralar belə görünürdü - komik və gülməli.
19-cu əsr: dəmir və kömür
Lakin 19-cu əsrin ortalarında hər şey dəyişdi. Alimlər buxarın genişlənməsinin təzyiq gücünü dərk etdilər. O dövrün ən vacib malları qazanların istehsalı üçün dəmir və onlarda suyun qızdırılması üçün kömür idi. O dövrün alimləri buxar və qaz fizikasında səmərəliliyin nə olduğunu və onu necə artırmaq lazım olduğunu anlamalı idilər.
Ümumi halda əmsal üçün formula belədir:
η=A/Q
η - səmərəlilik, A - faydalı iş, Q - sərf olunan enerji.
İş və istilik
Effektivlik (qısaldılmış səmərəlilik) ölçüsüz kəmiyyətdir. Faizlə müəyyən edilir və sərf olunan enerjinin faydalı işə nisbəti kimi hesablanır. Sonuncu termin tez-tez səhlənkar yeniyetmələrin anaları tərəfindən evdə bir şey etməyə məcbur olduqda istifadə olunur. Amma əslində bu, sərf olunan zəhmətin real nəticəsidir. Yəni, maşının səmərəliliyi 20% -dirsə, o zaman alınan enerjinin yalnız beşdə birini hərəkətə çevirir. İndi alarkənavtomobil, oxucunun sualı olmamalıdır, mühərrikin səmərəliliyi nədir.
Əgər əmsal faizlə hesablanırsa, düstur belədir:
η=100%(A/Q)
η - səmərəlilik, A - faydalı iş, Q - sərf olunan enerji.
İtki və reallıq
Şübhəsiz ki, bütün bu arqumentlər çaşqınlığa səbəb olur. Niyə daha çox yanacaq enerjisi sərf edə bilən avtomobil icad etməyək? Təəssüf ki, real dünya belə deyil. Məktəbdə uşaqlar sürtünmənin olmadığı, bütün sistemlərin bağlandığı və radiasiyanın ciddi şəkildə monoxromatik olduğu problemləri həll edirlər. İstehsalat zavodlarında real mühəndislər bütün bu amillərin mövcudluğunu nəzərə almağa məcburdurlar. Məsələn, istilik mühərrikinin səmərəliliyinin nə olduğunu və bu əmsalın nədən ibarət olduğunu düşünün.
Bu halda düstur belə görünür:
η=(Q1-Q2)/Q1
Bu halda, Q1 mühərrikin istilikdən aldığı istilik miqdarıdır və Q2 ətraf mühitə verdiyi istilik (ümumiyyətlə soyuducu adlanır).
Yanacaq qızır və genişlənir, qüvvə fırlanan elementi hərəkətə gətirən pistonu itələyir. Lakin yanacaq hansısa gəmidə var. Qızdırıldıqda, istiliyi gəminin divarlarına ötürür. Bu, enerji itkisinə səbəb olur. Pistonun aşağı düşməsi üçün qazın soyudulması lazımdır. Bunun üçün onun bir hissəsi ətraf mühitə buraxılır. Və qaz bütün istiliyi faydalı işə versə yaxşı olardı. Amma təəssüf ki, çox yavaş soyuyur, belə ki, isti buxar çıxır. Enerjinin bir hissəsi havanın qızdırılmasına sərf olunur. Piston boş bir metal silindrdə hərəkət edir. Onun kənarları divarlara möhkəm oturur, hərəkət edərkən sürtünmə qüvvələri işə düşür. Piston boş silindri qızdırır, bu da enerji itkisinə səbəb olur. Çubuğun yuxarı və aşağı çevrilmə hərəkəti bir-birinə sürtünən və qızdırılan bir sıra birləşmələr vasitəsilə fırlanma momentinə ötürülür, yəni ilkin enerjinin bir hissəsi də buna sərf olunur.
Təbii ki, zavod maşınlarında bütün səthlər atom səviyyəsinə qədər cilalanır, bütün metallar möhkəmdir və ən aşağı istilik keçiriciliyinə malikdir, piston yağı isə ən yaxşı xüsusiyyətlərə malikdir. Lakin istənilən mühərrikdə benzinin enerjisi hissələri, havanı və sürtünməni qızdırmaq üçün istifadə olunur.
Tava və qazan
İndi biz qazanın səmərəliliyinin nə olduğunu və nədən ibarət olduğunu başa düşməyi təklif edirik. Hər hansı bir evdar qadın bilir: suyu qapalı bir qapaq altında bir qazanda qaynatmaq üçün buraxsanız, ya su sobaya damlayacaq, ya da qapaq "rəqs edəcək". İstənilən müasir qazan təxminən eyni şəkildə qurulur:
- istilik su ilə dolu qapalı qabı qızdırır;
- su çox qızdırılan buxar olur;
- genişlənərkən qaz-su qarışığı turbinləri fırladır və ya pistonları hərəkətə gətirir.
Mühərrikdə olduğu kimi, qazanı, boruları və bütün birləşmələrin sürtünməsini qızdırmaq üçün enerji itirilir, buna görə də heç bir mexanizm 100%-ə bərabər səmərəliliyə malik ola bilməz.
Karno dövrünə uyğun işləyən maşınlar üçün düstur istilik mühərriki üçün ümumi düstur kimi görünür, yalnız istilik miqdarı - temperatur əvəzinə.
η=(T1-T2)/T1.
Kosmik Stansiya
Və mexanizmi kosmosa qoysanız? Pulsuz günəş enerjisi gündə 24 saat mövcuddur, istənilən qazın sözün əsl mənasında 0o Kelvinə qədər soyudulması demək olar ki, dərhal mümkündür. Bəlkə kosmosda istehsalın səmərəliliyi daha yüksək olardı? Cavab birmənalı deyil: bəli və yox. Bütün bu amillər enerjinin faydalı işə transferini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Ancaq hətta min tonu istənilən hündürlüyə çatdırmaq hələ də inanılmaz dərəcədə bahadır. Belə bir fabrik beş yüz il işləsə belə, avadanlığın artırılması xərclərini geri qaytarmayacaq, buna görə də fantastika yazıçıları kosmik lift ideyasından bu qədər fəal şəkildə istifadə edirlər - bu, işi xeyli asanlaşdıracaq və fabrikləri kosmosa köçürmək kommersiya baxımından məqsədəuyğundur.
