Mitä on tehokkuus? Tehokkuuden käsite: määritelmä, kaava ja sovellus fysiikassa.

Tankkien maailma - tietokonepeli joka pyyhkäisi koko maailman. Pelaajat ovat pelanneet sitä alusta asti eri maat rauhaa. Panssarisimulaattorin pelaaminen pitää monet ihmiset hereillä öisin. Jonkin ajan kuluttua pelin alkamisesta pelaaja alkaa kiinnostua siitä, kuinka onnistunut hän on saavutuksissaan. Tehokkuus auttaa tässä. Monet uudet pelaajat ihmettelevät mitä tehokkuus on World of Tanksissa.

Mitä on tehokkuus?

Kirjaimellisesti lyhenne tehokkuus tarkoittaa kerrointa hyödyllistä toimintaa. Toisin sanoen tämä indikaattori osoittaa, kuinka hyödyllinen pelaaja voi olla joukkueelleen ja kuinka hyviä hänen taitonsa ovat taistelussa.

Tehokkuus on laskettu tilastotietojen perusteella. Tehokkuutta laskettaessa se ottaa huomioon voittojen ja tappioiden määrän, vihollisen tukikohdan vangitsemisen ja liittoutuneen tukikohdan alasampumisen, vastustajien havaitsemisen ja tuhoamisen. Lisäksi tehokkuustasoon vaikuttaa pelaajan tekniikka. Tekniikasta korkeatasoinen tätä indikaattoria on helpompi lisätä.

Miksi tehokkuutta tarvitaan?

Aloittelijat miettivät myös, miksi World of Tanks -tehokkuutta tarvitaan. Kaikki on hyvin yksinkertaista. On kaksi selitystä. Tärkeintä on, että koska tehokkuus heijastaa taitoja ja kykyjä taistelussa, he kiinnittävät siihen ehdottomasti huomiota liittyessään klaaniin. On vaikea päästä hyvään klaaniin, jos tämä indikaattori on alhainen.

Lisäksi tehokkuus antaa monille pelaajille lisäkannustimen. Loppujen lopuksi haluat olla paras muiden joukossa. Tämän seurauksena pelaaja pyrkii parantamaan tilastojaan ja tehokkuuttaan. Tämän indikaattorin lisääminen miellyttää jokaisen pelaajan turhamaisuutta.

Kuinka selvittää tehokkuutesi?

Pelissä tehokkuutta voidaan pitää henkilökohtaisena arvosanana. Mutta kokeneet pelaajat väittävät, että tehokkuuskertoimen laskeminen pelin sisällä tapahtuu epäreilun algoritmin mukaan, minkä seurauksena laakerit eivät aina mene voittajille. Tämä tarkoittaa, että pelaaja voi toimia hyvin taistelussa, mutta samalla parantaa tehokkuuttaan hieman.

Tehokkuutta tarkastellaan erityisissä verkkoresursseissa saadakseen selville, kuinka hyödyllinen pelaaja todella on joukkueelleen ja mitä taitoja hänellä on. Tarkista henkilökohtainen ilmaisin kirjoittamalla lempinimesi ja napsauttamalla "Määritä" tai "Lataa tiedot" -painiketta. Suosituimmat sivustot, joilla voit tarkastella tehokkuutta World of Tanksissa, ovat:

• wot-news.com;
• wot-game.com;
• wot-noobs.ru.

"Olenemeter" tulee apuun

Suoraan pelissä pelaajien tehokkuus määräytyy "olenometrin" avulla. Tämä on peliin asennettu erityinen modi. Se sai nimensä, koska se auttaa määrittämään vastustajan kokemuksen ja havaitsemaan "peurat", toisin sanoen kokemattomat pelaajat.

Modi korostaa kaikkia pelaajia tietyllä värillä riippuen heidän tilastoistaan ​​ja taidoistaan. Punaiset pelaajat eivät osaa pelata ollenkaan, oranssit eivät osaa pelata parempi kuin ensimmäinen. Pelaajia, joiden väri on keltainen, pidetään keskimääräisinä, ja pelaajia, joiden väri on vihreä, pidetään hyvinä. Käsityöläiset korkeatasoisia on korostettu sinisellä ja ainutlaatuiset pelaajat on korostettu violetilla.

Mutta "Olenometri" erehtyy usein, joten kun näet vihollisjoukkueen, jossa suurin osa pelaajista on korostettu punaisella, sinun ei pitäisi rentoutua, koska tässä tapauksessa tappion riski on erittäin korkea. Muuten, jos kaipaat hyviä online-pelejä, tule varmasti tänne, tältä sivustolta löydät paljon mielenkiintoista virtuaalista viihdettä. Joskus kannattaa pitää tauko "tankeista".

Kuinka lisätä tehokkuutta World of Tanksissa?

Kun vastaus kysymykseen "Mikä on tehokkuus tankkien maailmassa?" on löydetty, monet pelaajat miettivät, kuinka tätä tärkeää indikaattoria voidaan lisätä. Strategia tässä on hyvin yksinkertainen: sinun on kerättävä sieppauspisteitä, murrettava vihollisen vangitseminen, tuhottava vihollisia ja autettava joukkuettasi ja liittolaisiasi kaikin mahdollisin tavoin, mutta samalla pysyä hengissä taistelun loppuun asti. Lisäksi tehokkuuden parantamiseksi sinun tulee valita tekniikka, joka ei ole alempi kuin taso 8 tai vielä parempi, jopa korkeampi.

On tiedossa, että ikiliikkuja mahdotonta. Tämä johtuu siitä, että mille tahansa mekanismille pitää paikkansa seuraava väite: tämän mekanismin avulla tehty kokonaistyö (mukaan lukien mekanismin lämmitys ja ympäristöön, kitkavoiman voittamiseksi) on aina enemmän hyödyllistä työtä.

Esimerkiksi yli puolet polttomoottorin työstä menee hukkaan lämmitykseen komponentit moottori; pakokaasut kuljettavat jonkin verran lämpöä pois.

Usein on tarpeen arvioida mekanismin tehokkuutta ja sen käytön toteutettavuutta. Siksi, jotta voidaan laskea, mikä osa tehdystä työstä menee hukkaan ja mikä osa on hyödyllistä, erityistä fyysinen määrä, joka osoittaa mekanismin tehokkuuden.

Tätä arvoa kutsutaan mekanismin tehokkuudella

Mekanismin tehokkuus on yhtä suuri kuin hyödyllisen työn suhde kokonaistyöhön. On selvää, että tehokkuus on aina pienempi kuin yksi. Tämä arvo ilmaistaan ​​usein prosentteina. Sitä merkitään yleensä kreikkalaisella kirjaimella η (lue "tämä"). Hyötysuhdekerroin on lyhennetty tehokkuudella.

η = (A_täysi /A_hyödyllinen) * 100%,

missä η tehokkuus, A_yhteensä kokopäivätyö, A_hyödyllinen hyödyllinen työ.

Moottoreista sähkömoottorilla on korkein hyötysuhde (jopa 98 %). Polttomoottoreiden hyötysuhde on 20 % - 40 % ja höyryturbiinin noin 30 %.

Huomaa, että varten lisäämällä mekanismin tehokkuutta yrittää usein vähentää kitkavoimaa. Tämä voidaan tehdä käyttämällä erilaisia ​​voiteluaineita tai kuulalaakereita, joissa liukukitka korvataan vierintäkitkalla.

Esimerkkejä tehokkuuslaskelmista

Katsotaanpa esimerkkiä. 55 kg painava pyöräilijä ajoi 5 kg painavalla polkupyörällä 10 m korkeaa mäkeä ja teki 8 kJ työtä. Selvitä polkupyörän tehokkuus. Älä ota huomioon pyörien vierintäkitkaa tiellä.

Ratkaisu. Selvitetään polkupyörän ja pyöräilijän kokonaismassa:

m = 55 kg + 5 kg = 60 kg

Selvitetään heidän kokonaispainonsa:

P = mg = 60 kg * 10 N/kg = 600 N

Etsitään pyörän ja pyöräilijän nostamiseen tehdyt työt:

Hyödyllinen = PS = 600 N * 10 m = 6 kJ

Selvitetään pyörän tehokkuus:

A_täysi / A_hyödyllinen * 100 % = 6 kJ / 8 kJ * 100 % = 75 %

Vastaus: Polkupyörän hyötysuhde on 75 %.

Katsotaanpa toista esimerkkiä. Runko, jonka massa on m, on ripustettu vipuvarren päähän. Toiseen varteen kohdistuu alaspäin suuntautuva voima F ja sen päätä lasketaan h:lla. Selvitä kuinka paljon runko nousi, jos vivun hyötysuhde on η%.

Ratkaisu. Etsitään voimalla F tehty työ:

η% tästä työstä tehdään kappaleen, jonka massa on m, nostamiseksi. Näin ollen Fhη / 100 käytettiin kehon nostamiseen.Koska kehon paino on mg, keho nousi Fhη / 100 / mg korkeuteen.

Energiaa syötetään mekanismiin työn muodossa liikkeellepaneva voima A dv.s. ja hetkiä tasaisen liikkeen sykliä kohti, käytetään hyödyllisen työn tekemiseen Ja p.s.. , sekä työn suorittamiseen A Ftr liittyvät kitkavoimien voittamiseen kinemaattisissa pareissa ja ympäristön vastustusvoimissa.

Harkitsemme tasaista liikettä. Lisäys kineettinen energia on nolla, ts.

Tässä tapauksessa hitaus- ja painovoimavoimien tekemä työ on yhtä suuri kuin nolla A Ri = 0, A G = 0. Silloin tasaisessa liikkeessä käyttövoimien työ on yhtä suuri kuin

Ja moottori =A p.s. + A Ftr.

Näin ollen koko tasaisen liikkeen syklin aikana kaikkien käyttövoimien työ on yhtä suuri kuin tuotantovastuksen ja ei-tuotantovastuksen (kitkavoimat) työn summa.

Mekaaninen hyötysuhde η (hyötysuhde)– tuotannon vastusvoimien työn suhde kaikkien käyttövoimien työhön tasaisen liikkeen aikana:

η = . (3.61)

Kuten kaavasta (3.61) voidaan nähdä, tehokkuus osoittaa, mikä osa koneeseen syötetystä mekaanisesta energiasta käytetään hyödyllisesti sen työn suorittamiseen, jota varten kone on luotu.

Tuottamattomien vastusvoimien työn suhdetta käyttövoimien työhön kutsutaan tappiotekijä :

ψ = . (3.62)

Mekaaninen häviökerroin osoittaa, kuinka suuri osa koneeseen syötetystä mekaanisesta energiasta lopulta muuttuu lämmöksi ja häviää turhaan ympäröivään tilaan.

Tästä syystä meillä on suhde tehokkuuden ja tappiotekijän välillä

η = 1 - ψ.

Tästä kaavasta seuraa, että missään mekanismissa ei-tuottavien vastusvoimien työ voi olla nolla, joten tehokkuus on aina pienempi kuin yksi ( η <1 ). Samasta kaavasta seuraa, että tehokkuus voi olla nolla, jos A dv.s = A Ftr. Liiketta, jossa A dv.s = A Ftr kutsutaan yksittäinen . Tehokkuus ei voi olla pienempi kuin nolla, koska tätä varten se on välttämätöntä A dv.s<А Fтр . Ilmiö, jossa mekanismi on levossa ja ehto A dv.s täyttyy<А Fтр, называется itsejarruttava ilmiö mekanismi. Kutsutaan mekanismi, jolle η = 1 ikiliikkuja .

Tehokkuus on siis rajoissa

0 £ η < 1 .

Tarkastellaan tehokkuuden määrittämistä eri mekanismien kytkentämenetelmille.

3.2.2.1. Sarjakytkennän tehokkuuden määritys

Olkoon n mekanismia kytkettynä sarjaan (kuva 3.16).

Ja moottori 1 A 1 2 A 2 3 A 3 A n-1 n A n

Kuva 3.16 - Kaavio sarjaan kytketyistä mekanismeista

Ensimmäistä mekanismia ohjaavat toimivat voimat A dv.s. Koska kunkin edellisen mekanismin hyödyllinen työ, joka kuluu tuotantovastukseen, on kunkin seuraavan mekanismin liikkeellepaneva voima, ensimmäisen mekanismin tehokkuus on yhtä suuri:

η 1 = A 1 /A dv.s ..

Toisen mekanismin tehokkuus on yhtä suuri kuin:

η 2 =A 2 /A 1 .

Ja lopuksi, n:nnen mekanismin tehokkuus on:

η n =A n /A n-1

Kokonaistehokkuus on:

η 1 n =А n /Ja moottori

Kokonaistehokkuuden arvo voidaan saada kertomalla kunkin yksittäisen mekanismin tehokkuus, nimittäin:

η 1 n = η 1 η 2 η 3 …η n= .

Siten, yleinen mekaaninen tehokkuus sarjassa yhdistetyistä mekanismeista on yhtä suuri tehdä työtä yksittäisten mekanismien mekaaninen tehokkuus, jotka muodostavat yhden kokonaisjärjestelmän:

η 1 n = η 1 η 2 η 3 …η n .(3.63)

3.2.2.2 Sekayhteyden tehokkuuden määrittäminen

Käytännössä kytkentämekanismit osoittautuvat monimutkaisemmiksi. Useammin sarjaliitäntä yhdistetään rinnakkaisliitäntään. Tällaista yhteyttä kutsutaan sekamuotoiseksi. Katsotaanpa esimerkkiä monimutkaisesta kytkennästä (Kuva 3.17).

Mekanismin 2 energiavirta jakautuu kahteen suuntaan. Mekanismista 3 ¢¢ puolestaan ​​energiavirta jakautuu myös kahteen suuntaan. Tuotannon vastusvoimien kokonaistyö on yhtä suuri:

Ja p.s. = A¢n + A¢¢n + A¢¢¢n.

Koko järjestelmän kokonaistehokkuus on yhtä suuri:

η =A p.s. /A dv.s =(A¢n + A¢¢n + A¢¢¢n)/A dv.s . (3.64)

Kokonaishyötysuhteen määrittämiseksi on tarpeen tunnistaa energiavirrat, joissa mekanismit on kytketty sarjaan, ja laskea kunkin virtauksen hyötysuhde. Kuvassa 3.17 näkyy yhtenäinen viiva I-I, katkoviiva II-II ja katkoviiva III-III kolme energiavirtaa yhteisestä lähteestä.

Ja moottori A 1 A ¢ 2 A ¢ 3 … A ¢ n-1 A ¢ n

II A ¢¢ 2 II

A ¢¢ 3 4 ¢¢ A ¢¢ 4 A ¢¢ n-1 n ¢¢ A ¢¢ n

Kuten tiedetään, tällä hetkellä ei ole vielä luotu mekanismeja, jotka muuttaisivat yhden energiatyypin kokonaan toiseksi. Käytön aikana mikä tahansa ihmisen valmistama laite kuluttaa osan energiasta vastustaviin voimiin tai hajottaa sen turhaan ympäristöön. Sama tapahtuu suljetussa sähköpiirissä. Kun varaukset virtaavat johtimien läpi, sähkön täysi ja hyödyllinen kuormitus vastustetaan. Niiden suhteiden vertaamiseksi sinun on laskettava suorituskerroin (tehokkuus).

Miksi tehokkuutta pitää laskea?

Sähköpiirin hyötysuhde on hyötylämmön suhde kokonaislämpöön.

Selvyyden vuoksi annetaan esimerkki. Moottorin hyötysuhteen avulla voidaan määrittää, oikeuttaako sen ensisijainen toimintatoiminto kulutetun sähkön kustannukset. Eli sen laskelma antaa selkeän kuvan siitä, kuinka hyvin laite muuntaa vastaanotetun energian.

Huomautus! Pääsääntöisesti tehokkuudella ei ole arvoa, vaan se on prosenttiosuus tai numeerinen vastine 0-1.

Tehokkuus havaitaan yleisen laskentakaavan avulla kaikille laitteille kokonaisuutena. Mutta saadaksesi tuloksen sähköpiirissä, sinun on ensin löydettävä sähkön voima.

Virran etsiminen täydellisestä piiristä

Fysiikasta tiedetään, että jokaisella virtageneraattorilla on oma vastus, jota kutsutaan myös sisäiseksi tehoksi. Tämän merkityksen lisäksi sähkön lähteellä on myös oma voimansa.

Annetaan arvot jokaiselle ketjun elementille:

• vastus – r;
• virran voimakkuus – E;

Joten virran voimakkuuden, jonka merkintä on I, ja vastuksen - U - jännitteen löytäminen vie aikaa - t, kun varaus kulkee q = lt.

Koska sähkön teho on vakio, generaattorin työ muuttuu kokonaan lämmöksi, joka vapautuu R:lle ja r:lle. Tämä summa voidaan laskea Joule-Lenzin lain avulla:

Q = I2 + I2 rt = I2 (R + r) t.

Sitten kaavan oikeat puolet rinnastetaan:

EIt = 12 (R + r) t.

Kun vähennys on suoritettu, saadaan laskelma:

Järjestämällä kaava uudelleen tulos on:

Tämä lopullinen arvo on tämän laitteen sähkövoima.

Tehtyäsi alustavan laskelman tällä tavalla, hyötysuhde voidaan nyt määrittää.

Sähköpiirin hyötysuhteen laskenta

Virtalähteestä saatua tehoa kutsutaan kulutetuksi, sen määritelmä kirjoitetaan - P1. Jos tämä fyysinen määrä siirtyy generaattorista koko piiriin, sitä pidetään hyödyllisenä ja kirjoitetaan - P2.

Piirin tehokkuuden määrittämiseksi on tarpeen muistaa energian säilymisen laki. Sen mukaisesti vastaanottimen P2 teho on aina pienempi kuin P1:n tehonkulutus. Tämä selittyy sillä, että vastaanottimessa käytön aikana on aina väistämätöntä muunnetun energian hukkaa, joka kuluu johtojen, niiden vaipan, pyörrevirtojen jne lämmittämiseen.

Energian muuntamisen ominaisuuksien arvioinnin löytämiseksi tarvitaan hyötysuhde, joka on yhtä suuri kuin tehojen P2 ja P1 suhde.

Joten, kun tiedämme kaikki sähköpiirin muodostavien indikaattorien arvot, löydämme sen hyödyllisen ja täydellisen toiminnan:

• Ja hyödyllinen. = qU = IUt = I2Rt;
• Ja yhteensä = qE = IEt = I2(R+r)t.

Näiden arvojen mukaisesti löydämme virtalähteen tehon:

• P2 = A hyödyllinen /t = IU = I2R;
• P1 = A yhteensä /t = IE = 12 (R + r).

Kun kaikki vaiheet on suoritettu, saamme tehokkuuskaavan:

n = A hyödyllinen / A yhteensä = P2 / P1 =U / E = R / (R + r).

Tämä kaava osoittaa, että R on äärettömän yläpuolella ja n on yli 1, mutta kaiken tämän johdosta piirin virta pysyy matalassa asennossa ja sen hyötyteho on pieni.

Kaikki haluavat parantaa tehokkuutta. Tätä varten on löydettävä olosuhteet, joissa P2 on maksimi. Optimaaliset arvot ovat:

• P2 = I2R = (E/R + r)2R;
• dP2/dR = (E2(R+r)2-2(r+R)E2R)/(R+r)4 = 0;
• E2 ((R + r) -2R) = 0.

Tässä lausekkeessa E ja (R + r) eivät ole yhtä kuin 0, joten suluissa oleva lauseke on yhtä suuri kuin se, eli (r = R). Sitten käy ilmi, että teholla on maksimiarvo ja hyötysuhde = 50%.

Tehokkuus on määritelmän mukaan vastaanotetun energian suhde käytettyyn energiaan. Jos moottori polttaa bensiiniä ja vain kolmasosa syntyvästä lämmöstä muuttuu ajoneuvon käyttövoimaksi, hyötysuhde on kolmasosa tai (pyöristettynä lähimpään kokonaisuuteen) 33 %. Jos hehkulamppu tuottaa valoenergiaa viisikymmentä kertaa vähemmän kuin kulutettu sähköenergia, sen hyötysuhde on 1/50 tai 2 %. Heti herää kuitenkin kysymys: entä jos hehkulamppu myydään infrapunalämmittimenä? Kun hehkulamppujen myynti kiellettiin, täsmälleen samantyyppisiä laitteita alettiin myydä "infrapunalämmittiminä", koska yli 95% sähköstä muunnetaan lämmöksi.

(Epä)hyödyllinen lämpö

Tyypillisesti jonkin toiminnan aikana syntyvä lämpö kirjataan häviöiksi. Mutta tämä ei ole kaukana varmuudesta. Esimerkiksi voimalaitos muuntaa noin kolmanneksen kaasun tai hiilen palamisen aikana vapautuvasta lämmöstä sähköksi, mutta toinen osa energiasta voidaan käyttää veden lämmittämiseen. Jos kuumavesihuolto ja lämpimät akut sisältyvät myös CHP-toiminnan hyödyllisiin tuloksiin, hyötysuhde kasvaa 10-15%.

Samanlainen esimerkki on auton "liesi": se siirtää osan moottorin käytön aikana syntyvästä lämmöstä sisätilaan. Tämä lämpö voi olla hyödyllistä ja tarpeellista tai sitä voidaan pitää hävikinä: tästä syystä se ei yleensä näy auton moottorin hyötysuhdelaskelmissa.

Laitteet, kuten lämpöpumput, erottuvat toisistaan. Niiden hyötysuhde, jos laskemme sen toimitetun lämmön ja kulutetun sähkön suhteella, on yli 100%, mutta tämä ei kiistä termodynamiikan perusteita. Lämpöpumppu pumppaa lämpöä vähemmän lämmitetystä kappaleesta lämpimämpään ja kuluttaa energiaa tähän, koska ilman energiankulutusta tällainen lämmön uudelleenjako on saman termodynamiikan mukaan kiellettyä. Jos lämpöpumppu ottaa kilowatin pistorasiasta ja tuottaa viisi kilowattia lämpöä, niin kodin ulkopuolelta otetaan neljä kilowattia ilmasta, vedestä tai maaperästä. Ympäristö paikassa, jossa laite ottaa lämpöä, jäähtyy ja talo lämpenee. Mutta silloin tämä lämpö yhdessä pumpun käyttämän energian kanssa edelleen haihtuu avaruuteen.

Lämpöpumpun ulkoinen piiri: näiden muoviputkien läpi pumpataan nestettä, joka vie lämpöä vesipatsaasta lämmitettävään rakennukseen. Mark Johnson/Wikimedia

Paljon vai tehokasta?

Joillakin laitteilla on erittäin korkea hyötysuhde, mutta samalla - sopimaton teho.

Sähkömoottorit ovat tehokkaampia mitä suurempia ne ovat, mutta sähköveturimoottorin laittaminen lasten leluihin on fyysisesti mahdotonta ja taloudellisesti turhaa. Siksi veturin moottoreiden hyötysuhde ylittää 95%, ja pienessä radio-ohjatussa autossa - enintään 80%. Lisäksi sähkömoottorin hyötysuhde riippuu myös kuormituksesta: alikuormitettu tai ylikuormitettu moottori toimii pienemmällä hyötysuhteella. Laitteiden oikea valinta voi tarkoittaa muutakin kuin vain sellaisen laitteen valitsemista, jonka teho on suurin.

Tehokkain tuotantoveturi, ruotsalainen IORE. Toisella sijalla on Neuvostoliiton sähköveturi VL-85. Kabelleger/Wikimedia

Jos sähkömoottoreita valmistetaan monenlaisiin tarkoituksiin, puhelimien vibraattoreista sähkövetureihin, ionimoottorilla on paljon pienempi markkinarako. Ionimoottorit ovat tehokkaita, taloudellisia, kestäviä (ne toimivat sammuttamatta vuosia), mutta ne käynnistyvät vain tyhjiössä ja tarjoavat hyvin vähän työntövoimaa. Ne sopivat ihanteellisesti tieteellisten ajoneuvojen lähettämiseen syvään avaruuteen, jotka voivat lentää kohteeseen useita vuosia ja joissa polttoaineen säästäminen on tärkeämpää kuin ajankäyttö.

Sähkömoottorit kuluttavat muuten lähes puolet kaikesta ihmiskunnan tuottamasta sähköstä, joten jopa sadasosan prosentin ero globaalissa mittakaavassa voi tarkoittaa tarvetta rakentaa toinen ydinreaktori tai toinen lämpövoimalaitoksen voimayksikkö. .

Tehokas vai halpa?

Energiatehokkuus ei aina ole sama asia kuin taloudellinen tehokkuus. Selkeä esimerkki on LED-lamput, jotka olivat viime aikoihin asti huonompia kuin hehkulamput ja loistelamput "energiansäästölamput". Valkoisten LEDien valmistuksen monimutkaisuus, korkeat raaka-ainekustannukset ja toisaalta hehkulampun yksinkertaisuus pakottivat valitsemaan vähemmän tehokkaita, mutta halvempia valonlähteitä.

Muuten, japanilaiset tutkijat saivat Nobel-palkinnon vuonna 2014 sinisen LEDin keksinnöstä, jota ilman kirkkaan valkoisen lampun valmistaminen olisi ollut mahdotonta. Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun palkinto on myönnetty panoksesta valaistuksen kehittämiseen: vuonna 1912 palkinto myönnettiin majakoiden asetyleenisoihtujen kehittäjälle Nils Dahlenille.

Sinisiä LEDejä tarvitaan tuottamaan valkoista valoa yhdessä punaisen ja vihreän kanssa. Nämä kaksi väriä opittiin tuottamaan riittävän kirkkaissa LEDeissä paljon aikaisemmin; blues on pitkään pysynyt liian tylsänä ja kalliina massakäyttöön

Toinen esimerkki tehokkaista mutta erittäin kalliista laitteista ovat galliumarsenidiin (puolijohde, jonka kaava on GaAs) perustuvat aurinkokennot. Niiden hyötysuhde on lähes 30 %, mikä on puolitoista-kaksi kertaa korkeampi kuin maapallolla käytetyt akut, jotka perustuvat paljon yleisempään piihin. Korkea hyötysuhde kannattaa vain avaruudessa, jossa yhden kilon rahtia toimittaminen voi maksaa lähes yhtä paljon kuin kultakilo. Silloin akun painon säästö on perusteltua.

Voimalinjojen hyötysuhdetta voidaan lisätä korvaamalla kupari paremmin johtavalla hopealla, mutta hopeakaapelit ovat liian kalliita ja siksi niitä käytetään vain yksittäistapauksissa. Mutta ajatusta suprajohtavien voimalinjojen rakentamisesta kalliista harvinaisten maametallien keramiikasta, jotka vaativat nestemäisellä typellä jäähdytystä, on lähestytty käytännössä useaan otteeseen viime vuosina. Erityisesti tällainen kaapeli on jo asennettu ja kytketty Saksan Essenin kaupungissa. Se on suunniteltu 40 megawatin sähköteholle kymmenen kilovoltin jännitteellä. Sen lisäksi, että lämmityshäviöt vähenevät nollaan (mutta vastineeksi kryogeenisiä asennuksia tarvitaan), tällainen kaapeli on paljon tavallista kompaktimpi ja tämän ansiosta voit säästää kalliin maan ostossa. kaupungin keskustaan ​​tai kieltäytyä rakentamasta lisää tunneleita.

Ei yleisten sääntöjen mukaan

Monet muistavat koulun kursseista, että hyötysuhde ei voi ylittää 100 % ja että mitä suurempi lämpötilaero jääkaapin ja lämmittimen välillä on, sitä suurempi se on. Tämä koskee kuitenkin vain niin kutsuttuja lämpömoottoreita: höyrykone, polttomoottori, suihku- ja rakettimoottorit, kaasu- ja höyryturbiinit.

Sähkömoottorit ja kaikki sähkölaitteet eivät noudata tätä sääntöä, koska ne eivät ole lämpömoottoreita. Heille ainoa asia, joka on totta, on se, että tehokkuus ei voi ylittää sataa prosenttia, ja tietyt rajoitukset määritetään kussakin tapauksessa eri tavalla.

Aurinkoakun tapauksessa häviöt määräävät sekä kvanttivaikutukset fotonien absorption aikana että häviöt, jotka johtuvat valon heijastumisesta akun pinnalta ja absorptiosta tarkennuspeileissä. Laskelmat osoittivat, että periaatteessa aurinkoparisto ei voi ylittää 90 %, mutta käytännössä noin 60-70 % arvot ovat saavutettavissa, ja jopa erittäin monimutkaisen valokennorakenteen omaavat.

Polttokennoilla on erinomainen hyötysuhde. Nämä laitteet vastaanottavat tiettyjä aineita, jotka reagoivat kemiallisesti keskenään ja tuottavat sähkövirtaa. Tämä prosessi ei taaskaan ole lämpömoottorin sykli, joten hyötysuhde on melko korkea, noin 60%, kun taas diesel- tai bensiinimoottorilla ei yleensä ylitä 50%.

Apollo-avaruusalukseen asennetut polttokennot lensivät Kuuhun, ja ne voivat toimia esimerkiksi vedyllä ja hapella. Niiden ainoa haittapuoli on, että vedyn on oltava melko puhdasta ja lisäksi se on varastoitava jonnekin ja siirrettävä jotenkin tehtaalta kuluttajille. Teknologioita, jotka mahdollistavat tavallisen metaanin korvaamisen vedyllä, ei ole vielä tuotu massakäyttöön. Vain kokeelliset autot ja muutama sukellusvene toimivat vedyllä ja polttokennoilla.

SPD-sarjan plasmamoottorit. Ne ovat OKB Fakelin valmistamia, ja niitä käytetään pitämään satelliitteja tietyllä kiertoradalla. Työntövoima syntyy ionien virtauksesta, joka syntyy inertin kaasun ionisoinnin jälkeen sähköpurkauksella. Näiden moottoreiden hyötysuhde on 60 prosenttia

Ioni- ja plasmamoottoreita on jo olemassa, mutta ne toimivat myös vain tyhjiössä. Lisäksi niiden työntövoima on liian pieni ja suuruusluokkaa pienempi kuin itse laitteen paino - ne eivät nousisi maasta edes ilman ilmakehää. Mutta monta kuukautta ja jopa vuosia kestävien planeettojen välisten lentojen aikana heikko työntövoima kompensoituu tehokkuudella ja luotettavuudella.