נצילות – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
RimerMoshe (שיחה | תרומות) בעל חיים ==> בעלי חיים |
Binyaminomer (שיחה | תרומות) מאין תקציר עריכה |
||
שורה 1:
'''נצילות''' מהווה מדד ביצועים עבור מכשירים הפועלים על אנרגיה תרמית. הנצילות היא ערך חסר יחידות והיא מוגדרת להיות היחס בין ה[[אנרגיה]] המתקבלת ביציאה ממערכת לבין האנרגיה הנכנסת אליה בכול מחזור, והיא
באופן כללי יותר ניתן לאפיין נצילות של מערכות שאינן משתמשות באנרגיה תרמית. במערכות אלה נייחס את הנצילות ליחס בין התפוקה השימושית המתקבלת מהמערכת לבין הקלט. המערכת יכולה להיות [[מכונה]], מכשיר חשמלי, [[בעלי חיים|בעל חיים]] או תופעה טבעית כמו [[השמש]]. אחת ההגדרות הנפוצות לנצילות הינה:<ref>{{צ-ספר|מחבר=Howell and Cius|שם=Fundamentals of Engineering Thermodynamics|מקום הוצאה=New York}}</ref>
במערכת מכנית להעברת תנועה כדוגמת [[אופניים]], האנרגיה שאנו משקיעים בסיבוב הדוושות לא מגיעה בשלמותה אל הגלגלים כיוון שחלק ממנה מתבזבז עקב [[חיכוך]] בין גלגלי השיניים לשרשרת והופך ל[[אנרגיית חום]]. ב[[מערכת הידראולית]] אנרגיית שמן<sup>[דרושה הבהרה]</sup> המוזרם מהמשאבה לצרכנים בצינורות מתבזבזת בחלקה עקב [[צמיגות|צמיגותו]] של השמן ובחלקה עקב דליפות השמן מן המערכת. במערכות חשמליות חלק מה[[אנרגיה חשמלית|אנרגיה החשמלית]] שמגיעה ממקור חשמל אל הצרכנים (כמו מנועים חשמליים ונורות) מתבזבזת עקב [[התנגדות חשמלית]] והופכת לאנרגיית חום.▼
<math>\ \eta = \frac{W_{out}}{Q_{in}}</math>
== הניסוח של קרנו ==
אחד הניסוחים המפורסמים [[החוק השני של התרמודינמיקה|לחוק השני של התרמודימיקה]] היה של [[סאדי קרנו]] , מתמטיקאי ופיזיקאי צרפתי, אשר בחר לתאר את החוק השני תחת ניסוח המתאר את היחס בין האנרגיה המושקעת בתהליך מכני או תרמי לבין התפוקה המגיעה בעקבות תהליך זה, כאשר התהליך המפורסם ביותר אשר נקרא על שמו , [[מנוע קרנו]] , מתאר מודל של מנוע חום המייצר את היעילות המקסימאלית האפשרית למנוע המשתמש ב[[אנרגיה תרמית]]<ref name=":0">{{צ-ספר|מחבר=Nicolas Léonard Sadi Carno|שם=Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance}}</ref>. לפי קרנו, נגדיר את <math>\ {Q_{in}}</math>להיות החום הנכנס לתוך [[מנוע]] בכול [[זמן מחזור|מחזור]] תרמודינמי ו <math>\ {W_{out}}</math>להיות העבודה המופקת מהמנוע בכול מחזור.<ref name=":0" />
אזי הנצילות : <math>\ \eta = \frac{W_{out}}{Q_{in}}<1</math>
הוכחה לכך ניתן לקבל מ[[החוק הראשון של התרמודינמיקה]] <math>\ \ W_{out}= {Q} - {\Delta U}</math>ומכיוון שבסוף כול סיבוב המנוע חוזר לאותה הנקודה אז עבור מחזור שלם נקבל <math>\ \ {\Delta U}= 0</math>ולכן: <math>\ \ W_{out}= {Q} = Q_{in} - Q_{out}</math> ונקבל סה"כ:
<math>\ \eta = \frac{W_{out}}{Q_{in}} = \frac{Q_{in} - Q_{out}}{Q_{in}} = 1 - \frac{ Q_{out}}{Q_{in}}
</math>
▲במערכת מכנית להעברת תנועה כדוגמת [[אופניים]], האנרגיה שאנו משקיעים בסיבוב הדוושות לא מגיעה בשלמותה אל הגלגלים כיוון שחלק ממנה מתבזבז עקב [[חיכוך]] בין גלגלי השיניים לשרשרת והופך ל[[אנרגיית חום]]. ב[[מערכת הידראולית]] אנרגיית שמן<sup>[דרושה הבהרה]</sup> המוזרם מהמשאבה לצרכנים בצינורות מתבזבזת בחלקה עקב [[צמיגות|צמיגותו]] של השמן ובחלקה עקב דליפות השמן מן המערכת. במערכות חשמליות חלק מה[[אנרגיה חשמלית|אנרגיה החשמלית]] שמגיעה ממקור חשמל אל הצרכנים (כמו מנועים חשמליים ונורות) מתבזבזת עקב [[התנגדות חשמלית]] והופכת לאנרגיית חום. יעילות התרמית יכולה להיות קרובה ל 60% . ניתן להתייחס לערך היעילות התרמית כערך האופייני של ציוד דומה ( באנגלית : figure of merit )
== חישוב נצילות ==
שורה 10 ⟵ 22:
:<math>\ \eta = \frac{E_{out}}{E_{in}}*100</math>
== נצילות - מנוע קרנו ==
בשנת 1821 ביקר קרנו את אביו בגרמניה כאשר באותה העת מנוע הקיטור הוצג בעיר רק לאחרונה והאחרון היווה מוקד עניין רב בעיר ובעקבות ביקור זה קרנו החליט להקדיש עצמו ללימוד הנושא מבחינה אקדמאית.
בשנת 1824 פורסמה התיאוריה המפורסמת של קרנו המתארת את מה שכונה לאחר מכן "מחזור קרנו" של המנוע. בעבודה זו תיאר קרנו מהו [[מנוע קיטור]] אידיאלי בתיאוריה. מנוע קיטור אידיאלי הוא כזה המנצל 100% מ[[אנרגיית חום|אנרגיית החום]] ל[[אנרגיה מכנית]]. באופן מעשי אין מנוע אידיאלי, אך ניתן להגיד מנוע יעיל ככזה הממיר אחוז גבוה מן האנרגיה המושקעת לאנרגיה מכאנית.
השלבים במחזור ייתבצעו עפ"י הסדר הבא:
# דחיפת בוכנה באמצעות הגז אשר נמצא בלחץ גבוה(אנרגיית חום אשר הייתה אגורה במערכת).
# כעת המשך דחיפת הבוכנה קדימה על ידי קרור הטמפ' של הגז
# כעת הבוכנה תנוע לצד השני ותלחץ את הגז ללא שינוי של טמפרטורת הגז
# הבוכנה תמשיך לדחוס את הגז מעבר לקיבולת החום עד לנקודת ההתחלה.
==נצילות במנועים==
| |||