КПД больше 100% без вечных двигателей. Учите физику
Мой первый пост. Этот текст меня побудили написать некоторые "светочи" от науки, которые не знают школьную физику и мчатся нести светлое доброе вечное в народ. Итак по порядку. Начну с самого частого заблуждения. Бывает ли КПД выше 100%? Да, бывает. Является ли это вечным двигателем - нет
Теперь поподробнее:
1. Рассмотрим обычный бытовой нагреватель:
Допустим, он потребляет из сети 1 кВт - тогда комната где он стоит получит ровно эти самые 1 кВт тепла. С точки зрения КПД - это 100% (тех, кто считает, что это неправильное определение КПД отправляю читать школьные учебники и википедию - там именно такое)
2. Допустим теплостанция выработала 1кВт за счёт сжигания топлива и передала его воде, которая по трубам течёт в батарее - КПД уже ниже 100%, так как часть из этого тепла вода растеряет по дороге к батарее
3. Допустим теплостанция выработала 1кВт и отдала окружающей среде чтобы выработать механическую/электрическую энергию - КПД - это сколько механической/электрической энергии мы получили при преобразовании - оно ограничено формулой 1 - T_х/T_н (где T_х - температура холодной части тепловой машины - в нашем случае окружающей среды, а T_н - температура горячей части тепловой машины - места, где сжигается топливо). Это ограничение вытекает в физике из невозможности вечного двигателя второго рода - постулата Клаузиуса. В случае бытовой разницы температуры в комнате и за окном (менее 30 градусов) КПД тепловой машины не более 10%
4. Допустим мы используем компрессор (стоящий в комнате), чтобы качать энергию из окружающей среды в комнату. И он затратил на эту работу 1 кВт из электросети. Сколько он отдаст комнате? Он отдаст этот 1 кВт за счёт нагрева самого компрессора (потрогайте компрессор за холодильником - он будет весьма горячим - ровно туда уходит вся потреблённая холодильником электроэнергия из сети). Плюс к этому он закачает сколько-то тепла из окружающей среды - это количество также ограничено формулой, но в любом случае не нулевое. То есть КПД будет больше 100%. В Европе с её мягким климатом удавалось достичь КПД равного 2.5-5 (читайте википедию: https://en.wikipedia.org/wiki/Heat_pump#Efficiency)
Люди далёкие от рационального понимания физики могут подумать, что пункт 4 приводит к вечному двигателю, что не так. Дело в том, что тепловая энергия и механическая различны - вечный двигатель первого рода - это порождающий [b]механическую[/b] работу без траты топлива
Но если выбросить всё тепло из комнаты на улицу - не получится ли на этом нагенерить больше механической/электрической энергии, чем затрачено? Нет, так как в пункте 3 КПД такой машины будет настолько меньше единицы, что произведение КПД большего единицы из пункта 4 на КПД меньшее единицы из пункта 3 даст величину меньшую единицы. Так то
Боюсь, буду опять заминусован теми, кто не учил физику. Это так грустно
Теперь поподробнее:
1. Рассмотрим обычный бытовой нагреватель:
Допустим, он потребляет из сети 1 кВт - тогда комната где он стоит получит ровно эти самые 1 кВт тепла. С точки зрения КПД - это 100% (тех, кто считает, что это неправильное определение КПД отправляю читать школьные учебники и википедию - там именно такое)
2. Допустим теплостанция выработала 1кВт за счёт сжигания топлива и передала его воде, которая по трубам течёт в батарее - КПД уже ниже 100%, так как часть из этого тепла вода растеряет по дороге к батарее
3. Допустим теплостанция выработала 1кВт и отдала окружающей среде чтобы выработать механическую/электрическую энергию - КПД - это сколько механической/электрической энергии мы получили при преобразовании - оно ограничено формулой 1 - T_х/T_н (где T_х - температура холодной части тепловой машины - в нашем случае окружающей среды, а T_н - температура горячей части тепловой машины - места, где сжигается топливо). Это ограничение вытекает в физике из невозможности вечного двигателя второго рода - постулата Клаузиуса. В случае бытовой разницы температуры в комнате и за окном (менее 30 градусов) КПД тепловой машины не более 10%
4. Допустим мы используем компрессор (стоящий в комнате), чтобы качать энергию из окружающей среды в комнату. И он затратил на эту работу 1 кВт из электросети. Сколько он отдаст комнате? Он отдаст этот 1 кВт за счёт нагрева самого компрессора (потрогайте компрессор за холодильником - он будет весьма горячим - ровно туда уходит вся потреблённая холодильником электроэнергия из сети). Плюс к этому он закачает сколько-то тепла из окружающей среды - это количество также ограничено формулой, но в любом случае не нулевое. То есть КПД будет больше 100%. В Европе с её мягким климатом удавалось достичь КПД равного 2.5-5 (читайте википедию: https://en.wikipedia.org/wiki/Heat_pump#Efficiency)
Люди далёкие от рационального понимания физики могут подумать, что пункт 4 приводит к вечному двигателю, что не так. Дело в том, что тепловая энергия и механическая различны - вечный двигатель первого рода - это порождающий [b]механическую[/b] работу без траты топлива
Но если выбросить всё тепло из комнаты на улицу - не получится ли на этом нагенерить больше механической/электрической энергии, чем затрачено? Нет, так как в пункте 3 КПД такой машины будет настолько меньше единицы, что произведение КПД большего единицы из пункта 4 на КПД меньшее единицы из пункта 3 даст величину меньшую единицы. Так то
Боюсь, буду опять заминусован теми, кто не учил физику. Это так грустно
"В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше единицы или равен ей, то есть невозможно получить полезной работы больше, чем затрачено энергии." - Википедия