Номер 3, страница 138 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

3. Как определить КПД?

Коэффициент полезного действия (КПД) — это физическая величина, которая показывает эффективность работы какого-либо механизма, устройства или системы. КПД определяет, какая часть всей затраченной энергии ($A_{затраченная}$) преобразуется в полезную работу ($A_{полезная}$).

Для определения КПД необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определить полезную работу ($A_{полезная}$). Это работа, для выполнения которой предназначен механизм. Например, для подъемного крана полезной работой будет работа по подъему груза на определенную высоту. Она вычисляется по формуле $A_{полезная} = mgh$, где $m$ — масса груза, $g$ — ускорение свободного падения, $h$ — высота подъема.
2. Определить затраченную (или полную) работу ($A_{затраченная}$). Это вся работа, которую совершает двигатель механизма, или вся энергия, которую он потребляет от источника. Например, для электрического двигателя это потребленная им электрическая энергия, $A_{затраченная} = P \cdot t = U \cdot I \cdot t$, где $P$ — мощность двигателя, $t$ — время работы, $U$ — напряжение, $I$ — сила тока.
3. Рассчитать КПД по формуле. КПД (обозначается греческой буквой $\eta$ — "эта") равен отношению полезной работы к затраченной работе. Обычно его выражают в процентах.

Основная формула для расчета КПД через работу:

$\eta = \frac{A_{полезная}}{A_{затраченная}} \cdot 100\%$

Также КПД можно выразить через отношение полезной мощности ($P_{полезная}$) к затраченной мощности ($P_{затраченная}$):

$\eta = \frac{P_{полезная}}{P_{затраченная}} \cdot 100\%$

Важно помнить, что из-за потерь энергии на трение, нагрев и другие побочные процессы, затраченная работа всегда больше полезной, поэтому КПД реального механизма всегда меньше 100%.

Для тепловых двигателей КПД определяется как отношение совершенной полезной работы к количеству теплоты, полученному от нагревателя ($Q_{нагревателя}$):

$\eta = \frac{A_{полезная}}{Q_{нагревателя}} \cdot 100\%$

Так как полезная работа равна разности между теплотой, полученной от нагревателя, и теплотой, отданной холодильнику ($Q_{холодильника}$), то есть $A_{полезная} = Q_{нагревателя} - Q_{холодильника}$, формула принимает вид:

$\eta = \frac{Q_{нагревателя} - Q_{холодильника}}{Q_{нагревателя}} \cdot 100\% = (1 - \frac{Q_{холодильника}}{Q_{нагревателя}}) \cdot 100\%$

Ответ: Для определения КПД необходимо найти отношение полезной работы (или мощности) к полной затраченной работе (или мощности). Расчет производится по формуле $\eta = \frac{A_{полезная}}{A_{затраченная}}$ или $\eta = \frac{P_{полезная}}{P_{затраченная}}$. Результат можно выразить в процентах, умножив его на 100%.