დღეს ჩვენ გეტყვით რა არის ეფექტურობა (ეფექტურობის ფაქტორი), როგორ გამოვთვალოთ იგი და სად გამოიყენება ეს კონცეფცია.
ადამიანი და მექანიზმი
რა აქვთ საერთო სარეცხი მანქანასა და საკონსერვო ქარხანას? ადამიანის სურვილი გათავისუფლდეს ყველაფრის დამოუკიდებლად გაკეთების აუცილებლობისგან. ორთქლის ძრავის გამოგონებამდე ადამიანებს მხოლოდ კუნთები ჰქონდათ ხელთ. ყველაფერს თვითონ აკეთებდნენ: ხვნას, თესავდნენ, ამზადებდნენ, თევზს იჭერდნენ, სელს ქსოვდნენ. გრძელ ზამთარში გადარჩენის უზრუნველსაყოფად, გლეხის ოჯახის თითოეული წევრი ორი წლის ასაკიდან სიკვდილამდე მუშაობდა დღის საათებში. უმცროსი ბავშვები უვლიდნენ ცხოველებს და ეხმარებოდნენ (მოჰყავდათ, უთხარით, დაურეკეთ, წაიყვანეთ) უფროსებს. გოგონა პირველად 5 წლის ასაკში დააყენეს საჭესთან! ღრმა მოხუცებიც კი ჭრიდნენ კოვზებს და ქსოვდნენ ფეხსაცმელს, ხოლო ყველაზე ხანდაზმული და უძლური ბებიები ისხდნენ ძაფებსა და ბორბლებზე, თუ მათი მხედველობა ნებადართული იყო. მათ არ ჰქონდათ დრო, ეფიქრათ რა არის ვარსკვლავები და რატომ ანათებენ. ხალხი დაიღალა: ყოველდღე უწევდათ წასვლა და მუშაობა, ჯანმრთელობის მდგომარეობის, ტკივილისა და ზნეობის მიუხედავად. ბუნებრივია, კაცს სურდა ეპოვა დამხმარეები, რომლებიც ოდნავ მაინც შეამსუბუქებდნენ მის გადატვირთულ მხრებს.
სასაცილო და უცნაური
იმ დღეებში ყველაზე მოწინავე ტექნოლოგია იყო ცხენი და წისქვილის ბორბალი. მაგრამ მათ მხოლოდ ორჯერ ან სამჯერ მეტი სამუშაო გააკეთეს, ვიდრე ადამიანი. მაგრამ პირველმა გამომგონებლებმა დაიწყეს ისეთი მოწყობილობების გამოგონება, რომლებიც ძალიან უცნაურად გამოიყურებოდა. ფილმში „მარადიული სიყვარულის ისტორია“ლეონარდო და ვინჩიმ ფეხებზე მიამაგრა პატარა ნავები წყალზე სასეირნოდ. ამან გამოიწვია რამდენიმე სასაცილო შემთხვევა, როდესაც მეცნიერი ტანსაცმლით ჩავარდა ტბაში. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ეპიზოდი მხოლოდ სცენარისტის გამოგონებაა, ასეთი გამოგონებები ასე უნდა გამოიყურებოდეს - კომიკური და სასაცილო.
19 საუკუნე: რკინა და ქვანახშირი
მაგრამ მე-19 საუკუნის შუა ხანებში ყველაფერი შეიცვალა. მეცნიერებმა გააცნობიერეს ორთქლის გაფართოების წნევის ძალა. იმ დროის ყველაზე მნიშვნელოვანი საქონელი იყო რკინა ქვაბების დასამზადებლად და ქვანახშირი მათში წყლის გასათბობად. იმდროინდელ მეცნიერებს უნდა გაეგოთ, რა არის ეფექტურობა ორთქლისა და აირის ფიზიკაში და როგორ გაზარდონ იგი.
კოეფიციენტის ფორმულა ზოგად შემთხვევაში არის:
η=A/Q
η - ეფექტურობა, A - სასარგებლო სამუშაო, Q - დახარჯული ენერგია.
შრომა და სითბო
ეფექტურობა (შემოკლებით ეფექტურობა) არის განზომილებიანი რაოდენობა. იგი განისაზღვრება პროცენტულად და გამოითვლება, როგორც დახარჯული ენერგიის თანაფარდობა სასარგებლო სამუშაოსთან. ამ უკანასკნელ ტერმინს ხშირად იყენებენ დაუდევარი მოზარდების დედები, როდესაც აიძულებენ მათ რაიმე გააკეთონ სახლში. მაგრამ სინამდვილეში, ეს არის დახარჯული ძალისხმევის რეალური შედეგი. ანუ, თუ აპარატის ეფექტურობა არის 20%, მაშინ ის მიღებული ენერგიის მხოლოდ მეხუთედს გარდაქმნის მოქმედებად. ახლა ყიდვისასმანქანა, მკითხველს არ უნდა გაუჩნდეს კითხვა, რა არის ძრავის ეფექტურობა.
თუ კოეფიციენტი გამოითვლება პროცენტულად, მაშინ ფორმულა არის:
η=100%(A/Q)
η - ეფექტურობა, A - სასარგებლო სამუშაო, Q - დახარჯული ენერგია.
ზარალი და რეალობა
რა თქმა უნდა, ყველა ეს არგუმენტი იწვევს გაკვირვებას. რატომ არ გამოიგონოთ მანქანა, რომელსაც შეუძლია მეტი საწვავის ენერგიის გამოყენება? სამწუხაროდ, რეალური სამყარო ასე არ არის. სკოლაში ბავშვები წყვეტენ პრობლემებს, რომლებშიც არ არის ხახუნი, ყველა სისტემა დახურულია და გამოსხივება მკაცრად მონოქრომატულია. ნამდვილი ინჟინრები საწარმოო ქარხნებში იძულებულნი არიან გაითვალისწინონ ყველა ამ ფაქტორის არსებობა. განვიხილოთ, მაგალითად, რა არის სითბური ძრავის ეფექტურობა და რისგან შედგება ეს კოეფიციენტი.
ფორმულა ამ შემთხვევაში ასე გამოიყურება:
η=(Q1-Q2)/Q1
ამ შემთხვევაში, Q1 არის სითბოს რაოდენობა, რომელიც მიიღო ძრავმა გათბობისგან, და Q2 არის რაოდენობა სითბო, რომელსაც ის აძლევდა გარემოს (ზოგადად მოიხსენიება, როგორც მაცივარი).
საწვავი თბება და ფართოვდება, ძალა უბიძგებს დგუშს, რომელიც ამოძრავებს მბრუნავ ელემენტს. მაგრამ საწვავი შეიცავს ზოგიერთ ჭურჭელს. გაცხელებისას ის სითბოს გადასცემს ჭურჭლის კედლებს. ეს იწვევს ენერგიის დაკარგვას. იმისათვის, რომ დგუში ჩამოვიდეს, გაზი უნდა გაცივდეს. ამისათვის მისი ნაწილი გამოიყოფა გარემოში. და კარგი იქნება, თუ გაზი მთელ სითბოს მისცემს სასარგებლო სამუშაოს. მაგრამ, სამწუხაროდ, ძალიან ნელა კლებულობს, ამიტომ ცხელი ორთქლი გამოდის. ენერგიის ნაწილი იხარჯება ჰაერის გათბობაზე.დგუში მოძრაობს ღრუ ლითონის ცილინდრში. მისი კიდეები მჭიდროდ ერგება კედლებს; მოძრაობისას მოქმედებს ხახუნის ძალები. დგუში ათბობს ღრუ ცილინდრს, რაც ასევე იწვევს ენერგიის დაკარგვას. ღეროს ზევით და ქვევით მთარგმნელობითი მოძრაობა გადაეცემა ბრუნვას სახსრის წყების მეშვეობით, რომლებიც ერთმანეთს ერევა და თბება, ანუ პირველადი ენერგიის ნაწილიც ამაზე იხარჯება..
რა თქმა უნდა, ქარხნულ მანქანებში ყველა ზედაპირი გაპრიალებულია ატომურ დონეზე, ყველა ლითონი ძლიერია და აქვს ყველაზე დაბალი თბოგამტარობა, ხოლო დგუშის ზეთს აქვს საუკეთესო თვისებები. მაგრამ ნებისმიერ ძრავში ბენზინის ენერგია გამოიყენება ნაწილების, ჰაერისა და ხახუნის გასათბობად.
ტაფა და ქვაბი
ახლა გთავაზობთ გავიგოთ, რა არის ქვაბის ეფექტურობა და რისგან შედგება იგი. ნებისმიერმა დიასახლისმა იცის: თუ ქვაბში დახურულ თავსახურის ქვეშ ადუღებამდე წყალს დატოვებთ, მაშინ ან წყალი ღუმელზე ჩამოიწვეთება, ან თავსახური „იცეკვებს“. ნებისმიერი თანამედროვე საქვაბე მოწყობილია დაახლოებით ასე:
- სითბო ათბობს წყლით სავსე დახურულ კონტეინერს;
- წყალი ხდება გადახურებული ორთქლი;
- გაფართოებისას, გაზი-წყლის ნარევი ატრიალებს ტურბინებს ან ამოძრავებს დგუშებს.
ისევე როგორც ძრავში, ენერგია იკარგება ქვაბის, მილების და ყველა სახსრის ხახუნის გასათბობად, ამიტომ არცერთ მექანიზმს არ შეიძლება ჰქონდეს 100%-ის ტოლი ეფექტურობა.
მანქანების ფორმულა, რომლებიც მუშაობენ კარნოს ციკლის მიხედვით, ჰგავს სითბოს ძრავის ზოგად ფორმულას, მხოლოდ სითბოს რაოდენობის ნაცვლად - ტემპერატურა.
η=(T1-T2)/T1.
კოსმოსური სადგური
და მექანიზმი სივრცეში რომ დადო? უფასო მზის ენერგია ხელმისაწვდომია 24 საათის განმავლობაში, ნებისმიერი გაზის გაგრილება შესაძლებელია ფაქტიურად 0o კელვინამდე თითქმის მყისიერად. იქნებ კოსმოსში წარმოების ეფექტურობა უფრო მაღალი იყოს? პასუხი ორაზროვანია: დიახ და არა. ყველა ამ ფაქტორს შეუძლია მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს ენერგიის გადაცემა სასარგებლო სამუშაოზე. მაგრამ თუნდაც ათასი ტონა სასურველ სიმაღლეზე მიტანა მაინც წარმოუდგენლად ძვირია. მაშინაც კი, თუ ასეთი ქარხანა ხუთასი წლის განმავლობაში ფუნქციონირებს, ის არ ანაზღაურებს აღჭურვილობის გაზრდის ხარჯებს, რის გამოც სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლები ასე აქტიურად იყენებენ კოსმოსური ლიფტის იდეას - ეს მნიშვნელოვნად გაამარტივებს დავალებას და კომერციულად ეფექტურია ქარხნების კოსმოსში გადატანა.
