Възлагане
Енка е много способен финансов майстор. Тайната на нейния успех се крие в разследването, където и да отиде. Дори в ежедневието. И когато искаме да разберем колко можем да спестим, първо трябва да помислим колко губим. Ето защо, Енка често се чуди колко енергия губим при следните ежедневни неефективности:
- час напразно крушка,
- кола, която трябва да спре на прелез поради ненужно червено,
- и час недовършена врата на хладилника.
Бихте могли да й помогнете с това?
На първо място, трябва да осъзнаем какво заданието иска от нас. Трябва да разберем колко електричество или гориво спестяваме. Ние изразяваме тези стойности в единици енергия. Ако сте объркани от това въведение, не се паникьосвайте и продължете. Всичко ще бъде изяснено.
Е, какво ще кажете за крушката? Много просто, защото тази информация ни се разкрива от производителя. Да приемем, че имаме крушка \ (\ SI \). Това ни казва, че консумира \ (\ SI \) за 1 секунда. След това консумира \ (3600 \) пъти повече за един час, т.е. \ (\ SI \) .
Подобно е лесно и с кола 1. Да предположим, че нашата кола тежи един тон. Като истински градски пират, Енка се вози на ръба на закона, т.е. \ (\ SI [за режим = символ] \ doteq \ SI [за режим = символ] \). Тогава кинетичната енергия на такава кола е \ (E = \ frac m v ^ 2 \ doteq \ SI \). При спиране и след това стартиране води до \ (\ SI \) .
Но сега идва нещото, за което началните изречения се опитаха да ни подмами. В действителност ще харчим много повече енергия, за която ще трябва да платим - по-специално бензин. Ефективността на двигателите с вътрешно горене е около стойността \ (\ SI \). Следователно всъщност преминаваме към \ (\ SI \) .
И накрая, най-трудната ядка - хладилникът. Можем да се справим с няколко груби модела. Открихме минималната и максималната производителност на хладилника в Интернет 2. Да предположим, че когато отворите хладилника наистина достига максималната си производителност, а именно \ (\ SI \) .
Малко по-трудно е със затворена врата. След това хладилникът превключва между режимите: първо охлажда нещата вътре, а когато ги охлади достатъчно, спира да се охлажда и „диша“. Ще опростим ситуацията и ще приемем, че вътре в хладилника има постоянна температура. И топлината непрекъснато излиза от него. Тази топлинна загуба се описва с прост модел на топлопроводимост 3 .
Този модел свързва количеството топлина, което се предава 4 между два обекта с различни температури, докосвайки повърхността \ (S \), разделена от "изолиращ" слой, във времето \ (\ tau \), докато температурата на тези обекти промени поради загуба на топлина не се променят. \ [Q = \ ламбда S \ frac \ tau \ text \]
където \ (\ Delta T \) е температурната разлика и \ (\ lambda \) е константата, характеризираща изолационния слой.
Ще се опитаме да оценим отделните параметри:
- повърхността на хладилника е приблизително \ (\ SI \),
- температурната разлика е около \ (\ SI \),
- дебелината на стената е \ (d = \ SI \) .
Най-трудно е с коефициента на топлопроводимост за хладилника, но \ (\ lambda = \ SI \) е добра оценка. Времето остава един час. Ако съберем всичко, получаваме \ (Q = \ SI \). Но това трябва да се умножи по ефективността на хладилника, да кажем, че ще бъде \ (\ SI \). След час се оказваме \ (E = \ SI \ cdot \ SI - \ SI = \ SI \) .
И така, какъв е поуката от този пример? Не спирайте на червено!
Освен ако не сме садомазохистични и не искаме да усложним живота си - при спиране автомобилът преобразува част от енергията в електрическа енергия, която презарежда батериите в колата, но ще се преструваме, че това е незначителна стойност.
Тъй като топлината е само работа, извършена на молекулярно ниво (молекулите се сблъскват помежду си и прехвърлят енергия), с основание трябва да кажем, че топлината се извършва, а не че се пренася.
Дискусия
Тук можете свободно да обсъждате решението, да споделяте своите парчета код и така нататък.
Трябва да влезете, за да добавяте коментари.