Hvordan beregne varmetap
Termisk tap forekommer i en hvilken som helst operasjon som krever bruk av energien til å utføre arbeid. Motorer og motorer er blant de vanligste mekanismene som brukes til å transformere lagret energi, som den i bensin, med energien til bevegelses kalt mekanisk energi. Alle motorene mister energi i form av varme - varmetapet - og dette tapt energi kan ikke brukes til å gjøre arbeidet. Varme går tapt fra motorer gjennom friksjon og deformasjon av delene. Beregning av varmetap kan gjøres ved å subtrahere det arbeidet som er utført ved en mekanisme fra mengden av lagre energi satt inn i den.
Bruksanvisning
1 Beregne mengden av arbeid utført av en mekanisk enhet som en motor eller motor. Bruk den generelle ligningen for arbeid å gjøre dette:
Arbeid = kraft x avstand, siden kraft = masse x akselerasjon, får vi:
Arbeid = masse x akselerasjon x avstand
Arbeidet måles i joule (J), masse i kilogram (kg), akselerasjon i meter per kvadrat andre og avstand i meter (m).
2 Plugg de relevante tallene fra situasjonen du studerer i ligningen for arbeid. For eksempel vurdere en motor som tar 25 sekunder (s) for å akselerere en 1000 kg lastebil fra 0 til 30 m / s over en avstand på 625 m:
Arbeids = 1,000 x ((30-0) / 15) x 625 = 1250000 J
Lastebilens motor har utført 1250000 J arbeid.
3 Bestemme mengden av potensiell energi den mekaniske anordning som brukes til å utføre arbeidet. Potensiell energi tilføres til mekanisk anordning ved en strømkilde. I en lastebil motor, er potensiell energi i form av bensin, som ifølge Oak Ridge National Laboratory, inneholder rundt 35 millioner joule per liter (J / L) (se Tips-delen for energi tilgjengelig i andre drivstoff kilder) . Tenk deg at lastebil motor fra Trinn 3 brent 0,2 liter bensin for å utføre arbeidet det gjorde. Mengden av potensiell energi som brukes vil være:
Energi i en liter bensin / volum av bensin brukt = potensiell energi brukt,
Når vi kobler til tallene, får vi:
35000000 J / L x 0,2 L = 7000000 J
Lastebilens motor brent 7000000 J energi for å oppnå 1.250.000 J arbeid.
4 Trekk fra arbeidet som er utført fra den energi brent for å beregne energien går tapt som varme, eller termisk tap, av motoren.
Varmetap = potensiell energi Brukt - Work Gjennomført
Når vi kobler til tallene, får vi:
Varmetap = 7000000 J - 1250000 J = 5750000 J
For å uttrykke det tap i prosent, dele tapet av energi brent og multiplisere svaret med 100 prosent:
Termisk tapsprosent = varmetap / potensiell energi brukt x 100 prosent
Når vi kobler til tallene, får vi:
Termisk tapsprosent = 5750000/7000000 x 100 prosent = 82 prosent
Lastebilens motor opplevd en termisk tap på 82 prosent som det utførte arbeidet til akselerasjon.
Hint
- Ifølge fysikkavdelingen ved Syracuse University (se referanser), noen alternative energiformer og deres ekvivalenter i Joules er:
- AA batteri: 1000 J
- Kubikk fot av naturgass: 1100000 J
- Candy bar: 1000000 J
- Pound av kull: 16000000 J
- Pound av råolje: 24000000 J
- Pund av uran-235: 37.000.000.000.000 J