Ydeevne (fysik)

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
Fysisk størrelse
Efternavn ydeevne
Formelsymbol
Stammer fra energi
Størrelse og
Enhedssystem
enhed dimension
SI W. M · L 2 · T −3
cgs erg · s −1 = 10 −7 W M · L 2 · T −3
Se også: elektrisk strøm ; Varmestrøm

Kraften som en fysisk størrelse beskriver energien, der omdannes i en periode i forhold til denne periode. Dit formelsymbol er for det meste (fra engelsk strøm ), dens SI -enhed watt med enhedssymbolet W.

I den fysisk-tekniske kontekst bruges udtrykket performance i forskellige betydninger:

  • som installeret eller maksimal mulig effekt (identifikator for en enhed eller et system ; kaldes også nominel effekt )
  • som faktisk ydeevne i en applikation
    • den leverede strøm
    • den præstation, der er indsendt med hensyn til opgaven.

Strømforbruget og den effekt, der er nyttig til en bestemt applikation, kan variere betydeligt afhængigt af graden af ​​effektivitet eller spildvarme .

Definitioner

Præstationen er kvoten af ​​udført arbejde eller den energi, der bruges til det og den nødvendige tid :

eksempel
Hvis der trækkes en energi på 1 kilowattime i en periode på 1 time, er udgangen 1 kilowatt.
Hvis den samme energi trækkes på kortere tid, er output større; hvis der forbruges 1 kilowattime på ½ time, er output 2 kilowatt.

I tilfælde af strøm, der ændrer sig over tid, for eksempel i højttaleren eller i det elektriske strømforsyningsnetværk, er der en øjeblikkelig strøm eller en øjeblikkelig strøm der stammer fra grænseværdien, hvis tidssegmentet går mod nul:

så som en differentialkvotient

Den ene er mere målelig i et tidsinterval af længde Gennemsnitlig præstation opnået

Disse oplysninger er især vigtige, hvis ændres periodisk og perioden er.

Mekanisk ydeevne

Oversættelse

Det enkleste tilfælde, med kraften parallelt med bevægelsesretningen, er trækkraften , det gælder

med kraften og hastigheden .

Uden denne begrænsning gælder den tilsvarende vektorligning

Dette tager højde for vinkelafhængigheden gennem skalarproduktet , som det forklares i artikelværket (fysik) for "kraft gange forskydning".

rotation

Det samme gælder rotation mod et moment M

hvori vinkelhastigheden omkring en akse parallelt med retningsvektoren er.

Til en aksel med moment og hastighed skaftets effekt resulterer

Hvis f.eks. En forbrændingsmotor er fælles enheder kW, Nm min -1 og sætter grundlaget, kommer den numeriske værdiligning

,

hvori den numeriske værdi af effekten i kW, den numeriske værdi af drejningsmomentet i Nm og er den numeriske værdi af hastigheden i min -1 .

Hydraulik

Den hydrauliske kraft gennem volumenarbejde er produktet af trykforskellen og volumenstrøm .

Elektrisk strøm

Den elektriske effekt i en komponent med den ohmiske modstand er implementeret, er produktet af elektrisk spænding for konstante mængder og strømstyrke

For størrelser, der ændrer sig over tid og bliver den øjeblikkelige værdi af effekten i overensstemmelse hermed defineret som

I stedet for denne svingende mængde bruges effektspecifikationer, der er defineret ved hjælp af middelværdi, og som er konstante over tid for periodiske vekselstrømsmængder :

Ydelsesdata

Accepteret og leveret service

Producenterne af elektriske apparater er forpligtet til at angive det maksimale strømforbrug, dvs. den maksimale effekt, der trækkes fra strømforsyningen (lysnettet, batteri). Dette er altid en større numerisk værdi end udgangseffekten, dvs. strømmen i den form, som brugeren ønsker (f.eks. Mekanisk effekt, lysudbytte). Udgangseffekten kan være meget lavere afhængigt af effektivitetsgraden , dvs. efter at energitabet trækkes fra, når den elektriske energi omdannes til den ønskede energitype. Varmetab, mekaniske og andre tab reducerer det faktiske output f.eks. B. en boremaskine eller en støvsuger.

For lyskilder ud over strømforbruget i watt skal lysstrømmen i lumen også specificeres. På grund af dens definition via det menneskelige øjes fysiologi kan det ikke direkte sammenlignes med elektrisk effekt. Snarere lysudbytte kan gives i enheder af lumen per watt. Effektiviteten kan estimeres cirka ved at dividere strålingseffekten i det synlige spektrale område (ca. 400 til 700 nm ) med forbrugseffekten. Dette ville resultere i z. B. for glødelamper en værdi på cirka fem procent. Grænserne mellem det synlige og det infrarøde eller ultraviolette område er imidlertid flydende, så en sådan effektivitet ikke ville være klart defineret. Derudover tager det ikke højde for øjets forskellige spektrale følsomhed .

I tilfælde af lasere på den anden side er den effekt, der faktisk er indeholdt i laserstrålen, specificeret. Det elektriske forbrug (tilsluttet belastning) af en laserstrålekilde er altid højere afhængigt af den respektive effektivitet.

I husholdningsapparater, f.eks. B. en elektrisk plæneklipper, er den elektriske strøm, der tages fra stikkontakten, angivet. Situationen er en anden med elektriske motorer med en højere ydelse. Den mekaniske effekt, der er tilgængelig på motorakslen, og mængden af ​​forbrugt tilsyneladende effekt er også angivet på typeskiltet. I tilfælde af elektriske håndboringer er den maksimale effekt, der tages fra netværket, når spindlen står stille, specificeret - så det har ikke noget at gøre med den mekaniske effekt. For støvsugere er det elektriske strømforbrug specificeret, hvilket ikke behøver at have meget at gøre med sugeeffekten. Et varmeapparats (elektriske) strømforbrug er altid det samme som varmeydelsen.

I tilfælde af varmegeneratorer inden for opvarmningsteknologi kaldes den forbrugte effekt varmelasten (i tilfælde af forbrændingssystemer kaldes det også ovnens varmeeffekt ), og output betegnes som varmeydelsen .

Kølere

Køleskabe , frysere og varmepumper transporterer varme fra kulden til den varme side. Den almindeligt anvendte pumpe kræver et drev, elmotorer er almindelige. Motorens strømforbrug er normalt mindre end varmeydelsen. En varmepumpevarmer kan derfor f.eks. Levere 2,5 gange det elektriske strømforbrug som varmeydelse.

Varmeveksler

Varmeafgivelsen af varmevekslere er ofte proportional med temperaturforskellen. Kølelegemer og varmeafledende huse har også denne egenskab. Deres ydeevne er derfor ofte specificeret i watt pr. Kelvin temperaturforskel (W / K).

Kontinuerlig og kortsigtet ydelse

Ydelsesdataene for en enhed kan referere til en "KB xx min", dvs. kort driftstid xx minutter. Dette er for at undgå overophedning på grund af begrænsede varmekapaciteter og varmeledning. Eksempler er elektriske køkkenapparater, loddepistoler eller lysbuesvejsningsenheder. De skal køle ned efter den angivne driftstid senest. Det samme gælder time -output af elektriske lokomotiver, som kan leveres kontinuerligt over en time.

I tilfælde af ovne kan effektværdien angive effekten ved opvarmning, mens effekten senere under bagning osv. Er meget lavere på grund af temperaturkontrollen.

Meget høje præstationer er mulige i meget korte perioder. F.eks. Leverer PHELIX -lasersystemet 0,5 petawatt (= 0 . 5 e 15 W) over en periode på 2 picosekunder (= 2 e - 12 s).

enheder

I det internationale enhedssystem angives effekten i watt. Ud over CGS -enheden " erg per second" bruges også andre enheder. Nogle eksempler er angivet i tabellen:

watt Kilopond meter i sekundet Hestekræfter Kilokalorier i timen
1 W (= 1 kg m 2 / s 3 ) = 1 0,102 0,00136 0,860
1 kp m / s = 9.80665 1 0,01 3 8.4322
1 PS = 735.49875 75 1 632.415
1 kcal / t = 1.163 0,11186 0,00158 1

Se også