A teljesítmény és a hatásfok

Készítette: Kiss István

Melyik teljesítmény nagyobb?

• Miért?

Melyik teljesítmény nagyobb?

Melyik teljesítmény nagyobb?

Melyik teljesítmény nagyobb?

• Miért?
• ugyanakkora energiaváltozás rövidebb idő alatt következik be, vagy
• ugyanannyi idő alatt nagyobb az energiaváltozás.

Teljesítmény

• A teljesítmény megmutatja az időegység alatt bekövetkező energiaváltozás nagyságát.
• A teljesítmény jele: P.
• Teljesítmény = energiaváltozás/idő

Watt

• A teljesítmény mértékegysége a  J/s, melyet wattnak neve­zünk.
• A watt jele: W.
• 1W=1J/1s=1J/s  ,
• 1 kilowatt = 1 kW = 1000 W,
• 1 megawatt = 1 MW = 1000 kW.
• 1 W a teljesítmény, ha pl. 1 s alatt 1 J az energiaváltozás.
• Régi mértékegysége a lóerő
• 1 kW = 1,36 Le
• 1 Le = 0,745 kW

​

Energiaveszteségek

• Az összes energiaváltozásból (ΔE_ö) valamennyi mindig elvész.
• Az a hasznos energiaváltozás (ΔE_h) ami a számunkra kedvező változást okozza.
• Az energiaveszteség a számunkra káros változásokra fordítódik.

Példa energiaveszteségekre

• Miért áramvonalas?
• Miért kicsi a súlya?

​

Milyen energiaveszteségeket látsz?

A gazdaságosság mutatója

• A hatásfok megmutatja, hogy a hasznos energia­vál­tozás hányad része a befektetett energiának.
• A hatásfok jele: η (éta)
• Mértékegysége nincs
• Hatásfok = hasznos energiaváltozás / összes energiaváltozás

A hatásfok maximális értéke

• η_max = 1, vagy másképp 100%
• Ha ettől nagyobb értéke is lehetne, sérülne az energia megmaradás törvénye.
• Több energiát kapnánk, mint amennyit induláskor befektettünk
• Létezne örökmozgó (perpeetuum mobile)

Szigetelés nélkül szigetelve

1. Egy autó motorjának teljesítménye 25 kW. Mennyi munkát végez 1 perc alatt?

P = 25 kW = 25000 W

t = 1 min = 60 s

W = ? .

​

​

2. Mennyi idő alatt végez egy ló 6 kJ munkát, ha teljesítménye 300 W?

W = 6 KJ = 6000 J

P = 300 W

t = ? .

4. Egy 1000 kg tömegű repülőgép motorja 60 m változatlan sebességű emelkedés közben 30 mp alatt 1800 kJ munkát végzett. Mennyi a teljesítménye? Mennyi a hatásfoka?

m = 1000 kg

h = 60 m

t = 30 s

W = W_össz= 1800 KJ = 1 800000 J

P = ?, W_hasz= ?, ղ = ? .

ղ

5. Egy bekapcsolt villanyvasaló 600 W teljesítményű. Mennyivel változtatja meg környezetének belső energiáját 30 perc alatt?

P = 600 W

t = 30 min = 30٠60 = 1800 s

W = ? .

A leckéhez kitűzött feladatok

1. Egy autó motorjának teljesítménye 25 kW. Mennyi munkát végez 1 perc alatt?

2. Mennyi idő alatt végez egy ló 6 kJ munkát, ha teljesítménye 300 W?

3. Egy 75 kg tömegű ember 30 perc alatt ment fel a 300 m magas dombra. Tömegközéppontjának emelése munkájának csak 75%-át jelentette. Mennyi volt a teljesítménye? Mennyi volt a hatásfoka?

4. Egy 1000 kg tömegű repülőgép motorja 60 m változatlan sebességű emelkedés közben 30 másodperc alatt 1800 kJ munkát végzett. Mennyi a teljesítménye? Mennyi a hatásfoka?

5. Egy bekapcsolt villanyvasaló 600 W teljesítményű. Mennyivel változtatja meg környezetének belső energiáját 30 perc alatt?

6. Egy 60 kg tömegű ember teljesítménye 100 W. Mennyi idő alatt megy fel a 10 m magasan levő harmadik emeletre, ha hatásfoka 0,7?

7. Egy 73 kg tömegű munkás kézben visz fel 10 m magasra 25 kg tömegű homokot egy 2 kg tömegű vödörben. Mekkora a hatásfoka az így végzett munkának? Milyen hatásfokkal dolgozna, ha csigán húzná fel ezt a vödör homokot?

8. Egy vízkerékre 5 m magasról 10000 kg tömegű víz esik. A vízkerék ez alatt 120 kJ munkát végez. Mekkora a folyamat hatásfoka?

9. Egy 1200 kg tömegű gépkocsi 15 másodperc alatt gyorsult fel 120 km/h sebességre. Mennyi volt a motor átlagos teljesítménye?

GONDOLKOZZ ÉS VÁLASZOLJ!

1. Hogyan változik a teljesítmény, ha ugyanannyi idő alatt az energiaváltozás háromszorosára nő?

2. Egy autó álló helyzetből 20 másodperc alatt gyorsul fel 80 km/h sebességre, de erős fékezéssel 15 másodperc alatt áll meg. Melyik folyamatnál nagyobb a teljesítmény?

3. Az építőanyagot daruval emelik a magasba. Keress olyan energiaváltozásokat, amelyek ebben a folyamatban nem hasznos energiaváltozások!

4. A postás felviszi a levelet az emeletre. Mi ebben a folyamatban a hasznos energiaváltozás? Van, ahol zsinegre erősített kosarat engednek le a levélért. Miért?

5. A hatásfok mindig kisebb, mint 1. Ellentmond-e ez az energiamegmaradás törvényének? Indokold a válaszod!

ELLENŐRIZD TUDÁSOD!

1. Mit mutat meg a teljesítmény?

2. Két folyamat közül melyiknek nagyobb a teljesítménye?

3. Hogyan számítható ki a teljesítmény?

4. Mi a teljesítmény SI-beli mértékegysége?

5. Mit nevezünk hasznos energiának, és mit befektetett energiaváltozásnak?

6. Mit jellemez a hatásfok?

7. Hogyan számítható ki a hatásfok?

8. Mit tudsz a hatásfok nagyságáról?

9. Miért nincs mértékegysége a hatásfoknak?