Feladat
Enka nagyon képes pénzügyi mester. Sikereinek titka a nyomozásban rejlik, bárhová is megy. Még a mindennapi életben is. És amikor meg akarjuk tudni, mennyit spórolhatunk, akkor először arra kell gondolnunk, hogy mennyit pazarolunk. Ezért Enka gyakran kíváncsi arra, hogy mennyi energiát pazarolunk el a következő napi hatékonysághiányban:
- óra hiába izzó,
- olyan autó, amelynek a fölösleges piros miatt meg kell állnia egy átkelőhelynél,
- és egy óra befejezetlen hűtőszekrény ajtaja.
Ebben segíthetnél neki?
Először is rá kell jönnünk, hogy mit akar tőlünk a megbízás. Meg kell találnunk, hogy mennyi áramot vagy üzemanyagot takarítunk meg. Ezeket az értékeket energiaegységekben fejezzük ki. Ha zavart ez a bevezetés, ne essen pánikba és folytassa. Minden tisztázásra kerül.
És mi van a villanykörte? Nagyon egyszerűen, mert ezeket az információkat a gyártó tárja elénk. Tegyük fel, hogy van egy \ (\ SI \) izzó. Ez azt mondja nekünk, hogy \ (\ SI \) 1 másodperc alatt fogyaszt. Ezután \ (3600 \) -szor többet fogyaszt egy óra alatt, azaz \ (\ SI \) .
Hasonlóan könnyű 1-es autóval. Tegyük fel, hogy az autónk súlya egy tonna. Igazi városi kalózként Enka a törvény szélén lovagol, azaz \ (\ SI [per-mode = symbol] \ doteq \ SI [per-mode = symbol] \). Egy ilyen autó mozgási energiája ekkor \ (E = \ frac m v ^ 2 \ doteq \ SI \). Amikor leállítottuk, majd elindítottuk, \ (\ SI \) eredményt kapunk .
De most jön a dolog, amire a kezdő mondatok megpróbáltak csábítani bennünket. A valóságban sokkal több energiát fogunk költeni, amiért fizetnünk kell - pontosabban a benzint. A belső égésű motorok hatékonysága a \ (\ SI \) érték körül van. Ezért valójában átmegyünk a \ (\ SI \) .
Végül a legnehezebb anya - a hűtőszekrény. Számos durva modellel tudunk foglalkozni. Megtaláltuk a hűtőszekrény minimális és maximális teljesítményét az Internet 2-n. Tegyük fel, hogy nyitva a hűtőszekrény valóban eléri maximális teljesítményét, nevezetesen \ (\ SI \) .
Csukott ajtóval kicsit nehezebb. A hűtőszekrény ekkor vált az üzemmódok között: először lehűti a benne lévő dolgokat, és ha eléggé lehűti, leállítja a hűtést és "lélegzik". Leegyszerűsítjük a helyzetet, és feltételezzük, hogy a hűtőszekrény belsejében állandó hőmérséklet van. És a hő folyamatosan távozik belőle. Ezt a hőveszteséget egy egyszerű hővezetési modell írja le 3 .
Ez a modell azt a hőmennyiséget viszonyítja egymáshoz, amelyet 4 különböző hőmérsékletű objektum visz át, a felületet érintve \ (S \), "szigetelő" réteggel elválasztva, idővel \ (\ tau \), miközben ezen objektumok hőmérséklete a hőveszteség miatti változások nem változnak. \ [Q = \ lambda S \ frac \ tau \ text \]
ahol \ (\ Delta T \) a hőmérséklet-különbség és \ (\ lambda \) a szigetelőréteget jellemző állandó.
Megpróbáljuk megbecsülni az egyes paramétereket:
- a hűtőszekrény felülete megközelítőleg \ (\ SI \),
- a hőmérséklet-különbség körülbelül \ (\ SI \),
- falvastagsága \ (d = \ SI \) .
A legnehezebb a hűtőszekrény hővezetési tényezőjével, de \ (\ lambda = \ SI \) jó becslés. Az idő egy óra marad. Ha mindezt összerakjuk, \ (Q = \ SI \) -et kapunk. De ezt meg kell szorozni a hűtőszekrény hatékonyságával, mondjuk \ (\ SI \) lesz. Egy óra múlva kiderül, hogy \ (E = \ SI \ cdot \ SI - \ SI = \ SI \) .
Mi tehát ennek a példának a tanulsága? Ne álljon meg a pirosnál!
Hacsak nem szadomazochisták vagyunk, és meg akarjuk bonyolítani az életünket - fékezéskor az autó az energia egy részét elektromos energiává alakítja, amely újratölti az autó akkumulátorait, de úgy teszünk, mintha ez elhanyagolható érték lenne.
Mivel a hő csak molekuláris szinten végzett munka (a molekulák ütköznek egymással és energiát adnak át), helyesen kell mondanunk, hogy a hő zajlik, és nem az, hogy átkerül.
Vita
Itt szabadon megvitathatja a megoldást, megoszthatja kódjait és így tovább.
Megjegyzések hozzáadásához be kell jelentkeznie.