Номер 4, страница 138 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

4. Рассмотрев приведенные в тексте параграфа примеры, дайте совет, как повысить КПД.

Коэффициент полезного действия (КПД), обозначаемый греческой буквой $\eta$ (эта), является мерой эффективности любого механизма или машины. Он показывает, какая часть всей затраченной энергии или работы идет на совершение полезного действия. КПД определяется как отношение полезной работы $A_{полезная}$ ко всей затраченной работе $A_{затраченная}$.

Формула для расчета КПД:

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

Затраченная работа всегда больше полезной, так как часть энергии неизбежно теряется, то есть расходуется на преодоление сил, препятствующих движению (трение, сопротивление воздуха), и превращается во внутреннюю энергию (нагрев), звук и т.д. Таким образом, затраченная работа равна сумме полезной работы и работы, идущей на потери:

$A_{затраченная} = A_{полезная} + A_{потери}$

Из этого следует, что для того, чтобы повысить КПД, необходимо уменьшить долю потерь в затраченной работе, то есть максимально снизить сами потери энергии.

Основной совет по повышению КПД — уменьшать потери энергии. Вот конкретные способы, как этого можно достичь в различных ситуациях:

1. Уменьшение трения. Трение является одной из главных причин потерь энергии в механических системах. Для его уменьшения можно:
   • Заменять трение скольжения на трение качения, используя шариковые или роликовые подшипники.
   • Применять смазочные материалы (например, масло) для уменьшения силы трения между соприкасающимися поверхностями.
   • Тщательно шлифовать и полировать трущиеся поверхности.
2. Уменьшение сопротивления среды. При движении тел в воздухе или воде на них действует сила сопротивления, на преодоление которой тратится значительная часть энергии. Чтобы снизить это сопротивление, телам (например, автомобилям, самолетам, ракетам) придают обтекаемую (аэродинамическую) форму.
3. Уменьшение тепловых потерь. В тепловых двигателях (например, в двигателе внутреннего сгорания) КПД ограничен термодинамическими законами. Его можно повысить, увеличивая температуру рабочего тела (нагревателя) и понижая температуру окружающей среды (холодильника). Также важно минимизировать утечку тепла в окружающую среду за счет теплоизоляции.
4. Уменьшение электрических потерь. При протекании тока по проводникам часть энергии теряется на их нагрев (согласно закону Джоуля-Ленца $Q = I^2Rt$). Чтобы уменьшить эти потери, при передаче электроэнергии на большие расстояния повышают напряжение, что позволяет снизить силу тока и, следовательно, тепловые потери.

Ответ: Для повышения КПД необходимо уменьшать бесполезные потери энергии. Ключевые методы включают: снижение трения в механизмах (при помощи смазок, подшипников), уменьшение сопротивления среды (за счет придания обтекаемой формы), а также минимизацию тепловых и электрических потерь в двигателях и цепях соответственно.