Почему КПД не может быть больше 100%?
КПД считается как отношение выполненной работы к затраченной энергии. Поскольку всегда справедлив Закон сохранения энергии, то как бы мы не старались выполненная работа будет меньше потраченной энергии, а следовательно отношение будет меньше 1, что в процентном эквиваленте дает всегда меньше 100%.
автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
комментировать
в избранное ссылка отблагодарить
Sagav aha [72.1K]
более года назад
В школьных заданиях по физике не только спрашивается «Почему КПД никогда не может быть 100%», но также стоит вопрос и какой закон физики это потдверждает. Это вопрос из учебника Пёрышкина
Тут есть два возможных ответа для разных типов объектов. Например, если речь идёт о тепловых двигателях, то на арену выступает 2-й закон термодинамики. Согласно этому закону — полностью преобразовать энергию в механическую работу не представляется возможным. Тепловые процессы повернуть вспять невозможно, они необратимы.
Другой закон, который действует при остальных ситуациях — это закон сохранения энергии. в любом случае получается, что затраченных усилий и энергии получается больше, чем требовалось бы и всё это из-за противодействия трения, силы сопротивления и прочих. Если же говорим об электродвигателях — тут тоже когда на них поступает ток — часть энергии теряется вместе с вырабатываемым теплом на котушках.
Почему КПД не может быть больше 100%?
КПД считается как отношение выполненной работы к затраченной энергии. Поскольку всегда справедлив Закон сохранения энергии, то как бы мы не старались выполненная работа будет меньше потраченной энергии, а следовательно отношение будет меньше 1, что в процентном эквиваленте дает всегда меньше 100%.
автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
комментировать
в избранное ссылка отблагодарить
Sagav aha [72.1K]
более года назад
В школьных заданиях по физике не только спрашивается «Почему КПД никогда не может быть 100%», но также стоит вопрос и какой закон физики это потдверждает. Это вопрос из учебника Пёрышкина
Тут есть два возможных ответа для разных типов объектов. Например, если речь идёт о тепловых двигателях, то на арену выступает 2-й закон термодинамики. Согласно этому закону — полностью преобразовать энергию в механическую работу не представляется возможным. Тепловые процессы повернуть вспять невозможно, они необратимы.
Другой закон, который действует при остальных ситуациях — это закон сохранения энергии. в любом случае получается, что затраченных усилий и энергии получается больше, чем требовалось бы и всё это из-за противодействия трения, силы сопротивления и прочих. Если же говорим об электродвигателях — тут тоже когда на них поступает ток — часть энергии теряется вместе с вырабатываемым теплом на котушках.
почему КПД не может быть 100%
Любые процессы в замкнутой системе протекают с неубыванием энтропии. Однако в системе не замкнутой КПД может быть больше 100 процентов! Пример: тепловой насос.
Источник: Курс термодинамики.
Остальные ответы
Так не интересно.
КПД — коф.пол.действия ни когда не может быть сто процентов. Физика Малыш 😉
Почитайте учебник по термодинамике, если вопросы останутся, то наберите в поисковике слово «энтропия».
Это закон природы на каждое действие есть противодействие.
Почему-почему! По теореме Каччену. 8))))
Потери, братан, потери, убытки, блин. Трения всевозможныя! Природа сопротивляется любому движению. Ей все по барабану, хочет покоя. А тут ты со своми двигателями-генераторами. Даже пальцем пошевелить — и тут надо затратить энергию, а ты говоришь. Даже падающая в вакууме пустая консервная банка тормозится всевозможными полями, шальными нейтронами, и пробивается навылет бродячими нейтрино. О как! Да еще жена требует 100% получки. Вот у кого надо учиться!
Это ещё Карно доказал.. . Школьный курс физики! Причём максимальный КПД относится к идеальному газу, а у реального газа КПД еще меньше.
как все бросились посылать человека к учебнику физики. но уж если обращаться к ней, так обращаться с уважением, а не поминать в суе
КПД может быть 100%. Философские речи рьяных товарищей поэтому смело сливайте в унитаз.
А прежде чем ставить вопрос, уточните КПД чего именно? Оптиковолоконной передачи, трансформатора — там тоже применяется понятие КПД, хотя оно не то же самое что в механике, где это полезная работа деленная на полную. Сверхпроводники? Квантовый транзистор?
Если же более простые материи, то — в тепловой машине не может быть 100%, потому что надо часть тепла выбросить в природу, иначе это тепло не будет передаваться от холодного к теплому, совершая при этом действие нужное нам. Но если в пруду — теплонакопителе купаются дети, считайте что КПД 100%, потому что дети нагрелись этим потерянным теплом. А так — больше 40% не получите
У электродвижков КПД приближается к 99%, как верно было сказано — трение и рассеяние мешают. + теплопотери ( трение, как бы не думали, зачастую не главная причина )
КПД мышления может быть 100% и то у психа помешанного, а в физике шишь 🙂
Eto kak v tualet posle edi, a vse chto ne sbrosilos eto i est KPD
Иначе негде было бы воровать
КПД 100% может быть на ответах мейл.ру. Регистрируешься под новым именем, отвечаешь на 1 вопрос, но так, чтобы автор обязательно выбрал его лучшим. Больше ни на какие вопросы не отвечаешь и вот тебе пожалуйста КПД 100%. Вопреки всем законам!
КПД может быть больше ста процентов. Ответ дал Mart, а я приведу пример.
Берём холодильник и ставим его в дверной проём дверцей на улицу. Дверцы холодильника открываем, холодильник включаем. Меряём потреблённую холодильником мощность от сети электропитания. Меряем повышение температуры в помещении. Понимаем, что затратили энергии меньше, чем получили в виде нагретого воздуха.
Для успешного опыта следует обеспечить изоляцию внутреннего воздушного пространства помещения — важно, хтобы холодильник был единственным пунктом передачи тепла.
Может. В тепловых машинах. и 100 и 300 %.
Бытовой холодильник, например, потребляет 100 Вт электроэнергии, а производит около 300 Вт холодопроизводительности
Потому что материалы, из которых состоит система не могут быть абсолютно твёрдыми, жидкими, не иметь массы, не иметь трения или наоборот не могуи иметь абсолютно сцепление.
кстати, водородная (термоядерная) бомба имеет самы высоки КПД 😉
теоритически может, практически пока не достигли, со временем сделаем
КПД не может быть равен или больше 100 %, он всегда меньше 100%, потому что в механическую энергию можно превратить только часть энергии, выделившейся при сгорании топлива
Почему КПД никогда не достигает 100 процентов
Коэффициент полезного действия (КПД) является одной из важных характеристик систем и процессов, показывающей эффективность превращения входной энергии в полезную работу или выходную энергию. Однако, несмотря на многие достижения в технике и технологиях, практически невозможно достичь КПД в 100 процентов. Это связано с рядом причин и ограничений, которые будут рассмотрены далее.
Первая причина, почему КПД никогда не достигает 100 процентов, заключается во втором законе термодинамики — законе энтропии. Этот закон утверждает, что при любых процессах энтропия всегда увеличивается. Энтропия — мера беспорядка и неравновесия в системе, и увеличение энтропии связано с потерями и диссипацией энергии. Даже в самых эффективных системах или машинах всегда присутствуют потери энергии и повышение энтропии, что снижает КПД.
Вторая причина связана с физическими ограничениями и потерями в процессе перевода энергии из одной формы в другую. Например, при преобразовании тепловой энергии в механическую энергию в двигателях внутреннего сгорания, часть энергии теряется в виде тепла, трения и других неизбежных потерь. Аналогичные потери присутствуют и в других системах, таких как электрические цепи или энергетические установки.
Также следует учитывать, что само измерение КПД является неточной процедурой, в которой невозможно учесть все потери и факторы, влияющие на эффективность системы. Более того, в контексте сложных систем, таких как промышленные и энергетические установки, факторы, влияющие на КПД, могут быть взаимосвязаны и сложно изучаемыми.
Влияние второго начала термодинамики
Второе начало термодинамики, известное также как закон безошибочности, является основополагающим принципом физики, описывающим необратимые процессы в природе. В контексте разговора об эффективности работы систем, таких как двигатели и тепловые машины, это начало играет важную роль, объясняя, почему КПД (кПонятьДастаточное) никогда не достигает 100 процентов.
Второе начало термодинамики формулируется следующим образом: в природе существуют процессы, направление которых природой определено и не может быть изменено. Другими словами, энергия всегда направляется от области с более высокой концентрацией к более низкой, стремясь достичь равновесия. Это связано с многими факторами, такими как трение, сопротивление, потери тепла и неизбежные физические ограничения систем.
Именно второе начало термодинамики ставит верхнюю границу для эффективности работы систем. Например, в случае тепловой машины, даже в идеальном случае, когда все потери минимизированы и энергия переводится без потери в работу, некоторая часть тепла все равно будет уходить в окружающую среду, не совершив никакой полезной работы.
Таким образом, недостижимость 100 процентов эффективности связана с необратимыми физическими процессами, которые происходят в системах и следуют второму началу термодинамики. Это важная концепция, которая помогает объяснить многие явления в природе и определить предельные возможности работы систем.
Фрикционные потери в системах
Фрикционные потери – это нежелательные потери энергии, возникающие в системах из-за сил трения. Они влияют на эффективность работы системы и приводят к снижению КПД.
Силы трения возникают при движении или взаимодействии тел в результате соприкосновения их поверхностей. Эти силы приводят к энергетическим потерям, которые проявляются в виде тепла. Чем больше трение, тем больше энергии расходуется и тем меньше КПД системы.
Фрикционные потери можно разделить на несколько видов. Первый вид – это потери из-за трения скольжения. Они возникают при скольжении одной поверхности относительно другой. Этот вид потерь особенно важен в машинах и механизмах, где есть движение деталей друг относительно друга.
Второй вид – это потери из-за трения внутри материала. Они происходят в результате трения между смежными слоями материала, такими как металлы или жидкости. Этот вид потерь особенно значим в системах с движущимися жидкостями или газами, например, в трубопроводах или насосах.
Третий вид – это потери из-за трения в контакте среды и окружающего пространства. Они возникают, когда тело движется или взаимодействует с воздухом или другой средой. Этот вид потерь играет большую роль в авиационной и автомобильной технике, а также в системах, связанных с передачей энергии.
Нереализуемая эффективность преобразования
Вопрос эффективности преобразования энергии является одним из основных в современной науке и технике. Однако даже при использовании современных технологий и высокотехнологичных устройств, все преобразования энергии сопровождаются потерями. Ни один процесс преобразования энергии не может достичь 100 процентов КПД.
Нереализуемая эффективность преобразования связана с рядом основных физических причин. Во-первых, это потери, связанные с трением и тепловым излучением. Даже самые совершенные механизмы не могут полностью исключить эти виды потерь. Во-вторых, эффективность преобразования снижается из-за потерь в проводах и электрических цепях, вызванных сопротивлением материалов. Кроме того, существуют потери, связанные с магнитными и электрическими полями, которые не могут быть полностью учтены и устранены.
Уровень КПД во многом зависит от конкретных условий эксплуатации и типа преобразования энергии. Например, электроэнергетические системы имеют обычно более высокие значения КПД по сравнению с тепловыми системами. Возможность повышения КПД достигается за счет использования новых материалов, улучшения технических характеристик устройств и оптимизации процессов преобразования.
Несмотря на то, что 100 процентов КПД невозможно достичь в реальных условиях, ученые и инженеры постоянно работают над улучшением этой характеристики. Повышение эффективности преобразования энергии является важной задачей для экономии ресурсов и снижения негативного влияния на окружающую среду.