FIZIKA I · 11. KLASE

8. temats. Siltums un siltuma procesi

8.7. stunda

Siltuma dzinēji un energoefektivitāte

Kāpēc visu siltumu nevar pārvērst lietderīgā darbā?

η = A/Q₁ · η = (Q₁ − Q₂)/Q₁ · Enerģijas taupīšana

FIZIKA I · 11. KLASE · 8. TEMATS: SILTUMS UN SILTUMA PROCESI

Stundas mērķis un sasniedzamais rezultāts

MĒRĶIS

Skaidrot siltuma dzinēja darbību, aprēķināt lietderības koeficientu un pamatot enerģijas taupīšanas risinājumus.

Stundas beigās es protu:

1

nosaukt siltuma dzinēja trīs daļas;

2

aprēķināt η = A/Q₁;

3

aprēķināt η no siltuma daudzumiem;

4

salīdzināt enerģijas taupīšanas risinājumus.

ATKĀRTOJUMS

5. tematā lietderības koeficientu rēķinājām mehānikā. Siltuma dzinējā ir tas pats jēdziens - tikai ievadītā enerģija ir siltums.

8.7. Siltuma dzinēji un energoefektivitāte

FIZIKA I · 11. KLASE · 8. TEMATS: SILTUMS UN SILTUMA PROCESI

Siltuma dzinējs

LIETDERĪBAS KOEFICIENTS

η = 

A

Q₁

        η = 

Q₁ − Q₂

Q₁

        η · 100 %

Q₁ ir no sildītāja saņemtais siltums, Q₂ - dzesētājam atdotais, A - lietderīgais darbs. Daļu siltuma atdot ir obligāti, tāpēc η vienmēr ir mazāks par 1.

SILDĪTĀJS

Dod siltumu Q₁.

Degviela vai tvaiks.

Augsta temperatūra.

DARBA VIELA

Gāze cilindrā.

Izplešas un veic darbu A.

Pārnes enerģiju.

DZESĒTĀJS

Saņem siltumu Q₂.

Apkārtējais gaiss.

Zema temperatūra.

8.7. Siltuma dzinēji un energoefektivitāte

FIZIKA I · 11. KLASE · 8. TEMATS: SILTUMS UN SILTUMA PROCESI

Efektivitāte praksē

Iekārta

Lietderība

Kur aiziet pārējais

Iekšdedzes dzinējs

25-35 %

Izplūdes gāzes, dzesēšana

Tvaika turbīna

35-45 %

Kondensators, berze

Elektromotors

85-95 %

Sildīšanās vados

LED spuldze

40-50 %

Siltums radiatorā

KĀPĒC 100 % NAV IESPĒJAMS

Lai dzinējs strādātu nepārtraukti, gāzei pēc izplešanās jāatgriežas sākuma stāvoklī - un tam obligāti jāatdod siltums dzesētājam.

Tāpēc daļa enerģijas vienmēr aiziet apkārtējā vidē; to nosaka otrais termodinamikas likums.

Praktiskais secinājums: enerģiju lētāk ir ietaupīt (labāka izolācija, mazāks patēriņš) nekā saražot.

8.7. Siltuma dzinēji un energoefektivitāte

UZDEVUMI

Lietderības koeficienta aprēķini

Risinājumu pieraksta latviešu standartā: Dots → Jāaprēķina → Formulas → Aprēķins → Atbilde.

1. uzdevums no 4

Izlasi uzdevumu

1. uzdevums · Lietderība no darba

Dzinējs no degvielas saņem 20 000 J siltuma un veic

6000 J lietderīga darba. Aprēķini lietderības

koeficientu procentos!

2. uzdevums.  Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam 35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

1. uzdevums no 4

Dots

1. uzdevums · Lietderība no darba

Dzinējs no degvielas saņem 20 000 J siltuma un veic

6000 J lietderīga darba. Aprēķini lietderības

koeficientu procentos!

DOTS

Q₁ = 20 000 J

A = 6000 J

2. uzdevums.  Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam 35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

1. uzdevums no 4

Jāaprēķina

1. uzdevums · Lietderība no darba

Dzinējs no degvielas saņem 20 000 J siltuma un veic

6000 J lietderīga darba. Aprēķini lietderības

koeficientu procentos!

Dots:

Q₁ = 20 000 J

A = 6000 J

JĀAPRĒĶINA

η = ?

2. uzdevums.  Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam 35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

1. uzdevums no 4

Formulas

1. uzdevums · Lietderība no darba

Dzinējs no degvielas saņem 20 000 J siltuma un veic

6000 J lietderīga darba. Aprēķini lietderības

koeficientu procentos!

Dots:

Q₁ = 20 000 J

A = 6000 J

Jāaprēķina:

η = ?

FORMULAS

η = 

A

Q₁

2. uzdevums.  Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam 35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

1. uzdevums no 4

Aprēķins · 1. solis

1. uzdevums · Lietderība no darba

Dzinējs no degvielas saņem 20 000 J siltuma un veic

6000 J lietderīga darba. Aprēķini lietderības

koeficientu procentos!

Dots:

Q₁ = 20 000 J

A = 6000 J

Jāaprēķina:

η = ?

Formulas:

η = 

A

Q₁

APRĒĶINS · 1. SOLIS

1)  η = 6000 : 20 000

2. uzdevums.  Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam 35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

1. uzdevums no 4

Aprēķins · 2. solis

1. uzdevums · Lietderība no darba

Dzinējs no degvielas saņem 20 000 J siltuma un veic

6000 J lietderīga darba. Aprēķini lietderības

koeficientu procentos!

Dots:

Q₁ = 20 000 J

A = 6000 J

Jāaprēķina:

η = ?

Formulas:

η = 

A

Q₁

Aprēķins:

1)  η = 6000 : 20 000

APRĒĶINS · 2. SOLIS

2)  η = 0,30

2. uzdevums.  Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam 35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

1. uzdevums no 4

Aprēķins · 3. solis

1. uzdevums · Lietderība no darba

Dzinējs no degvielas saņem 20 000 J siltuma un veic

6000 J lietderīga darba. Aprēķini lietderības

koeficientu procentos!

Dots:

Q₁ = 20 000 J

A = 6000 J

Jāaprēķina:

η = ?

Formulas:

η = 

A

Q₁

Aprēķins:

1)  η = 6000 : 20 000

2)  η = 0,30

APRĒĶINS · 3. SOLIS

3)  η = 30 %

2. uzdevums.  Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam 35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

1. uzdevums no 4

Atbilde

1. uzdevums · Lietderība no darba

Dzinējs no degvielas saņem 20 000 J siltuma un veic

6000 J lietderīga darba. Aprēķini lietderības

koeficientu procentos!

Dots:

Q₁ = 20 000 J

A = 6000 J

Jāaprēķina:

η = ?

Formulas:

η = 

A

Q₁

Aprēķins:

1)  η = 6000 : 20 000

2)  η = 0,30

3)  η = 30 %

ATBILDE

η = 30 %

Tipiska benzīna dzinēja vērtība - divas trešdaļas enerģijas aiziet siltumā.

2. uzdevums.  Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam 35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

2. uzdevums no 4

Izlasi uzdevumu

2. uzdevums · Lietderība no siltumiem

Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam

35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

2. uzdevums no 4

Dots

2. uzdevums · Lietderība no siltumiem

Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam

35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

DOTS

Q₁ = 50 000 J

Q₂ = 35 000 J

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

2. uzdevums no 4

Jāaprēķina

2. uzdevums · Lietderība no siltumiem

Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam

35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

Dots:

Q₁ = 50 000 J

Q₂ = 35 000 J

JĀAPRĒĶINA

η = ?

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

2. uzdevums no 4

Formulas

2. uzdevums · Lietderība no siltumiem

Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam

35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

Dots:

Q₁ = 50 000 J

Q₂ = 35 000 J

Jāaprēķina:

η = ?

FORMULAS

A = Q₁ − Q₂

η = 

Q₁ − Q₂

Q₁

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

2. uzdevums no 4

Aprēķins · 1. solis

2. uzdevums · Lietderība no siltumiem

Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam

35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

Dots:

Q₁ = 50 000 J

Q₂ = 35 000 J

Jāaprēķina:

η = ?

Formulas:

A = Q₁ − Q₂

η = 

Q₁ − Q₂

Q₁

APRĒĶINS · 1. SOLIS

1)  A = 50 000 − 35 000 = 15 000 J

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

2. uzdevums no 4

Aprēķins · 2. solis

2. uzdevums · Lietderība no siltumiem

Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam

35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

Dots:

Q₁ = 50 000 J

Q₂ = 35 000 J

Jāaprēķina:

η = ?

Formulas:

A = Q₁ − Q₂

η = 

Q₁ − Q₂

Q₁

Aprēķins:

1)  A = 50 000 − 35 000 = 15 000 J

APRĒĶINS · 2. SOLIS

2)  η = 15 000 : 50 000

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

2. uzdevums no 4

Aprēķins · 3. solis

2. uzdevums · Lietderība no siltumiem

Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam

35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

Dots:

Q₁ = 50 000 J

Q₂ = 35 000 J

Jāaprēķina:

η = ?

Formulas:

A = Q₁ − Q₂

η = 

Q₁ − Q₂

Q₁

Aprēķins:

1)  A = 50 000 − 35 000 = 15 000 J

2)  η = 15 000 : 50 000

APRĒĶINS · 3. SOLIS

3)  η = 0,30 = 30 %

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

2. uzdevums no 4

Atbilde

2. uzdevums · Lietderība no siltumiem

Dzinējs saņem 50 000 J un atdod dzesētājam

35 000 J. Aprēķini lietderības koeficientu!

Dots:

Q₁ = 50 000 J

Q₂ = 35 000 J

Jāaprēķina:

η = ?

Formulas:

A = Q₁ − Q₂

η = 

Q₁ − Q₂

Q₁

Aprēķins:

1)  A = 50 000 − 35 000 = 15 000 J

2)  η = 15 000 : 50 000

3)  η = 0,30 = 30 %

ATBILDE

η = 30 %

Abas formulas dod vienu rezultātu - izvēlas to, kurai ir dotie lielumi.

3. uzdevums.  Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba. Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

3. uzdevums no 4

Izlasi uzdevumu

3. uzdevums · Cik daudz degvielas

Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba.

Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

3. uzdevums no 4

Dots

3. uzdevums · Cik daudz degvielas

Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba.

Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

DOTS

η = 25 % = 0,25

A = 30 000 J

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

3. uzdevums no 4

Jāaprēķina

3. uzdevums · Cik daudz degvielas

Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba.

Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

Dots:

η = 25 % = 0,25

A = 30 000 J

JĀAPRĒĶINA

Q₁ = ?

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

3. uzdevums no 4

Formulas

3. uzdevums · Cik daudz degvielas

Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba.

Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

Dots:

η = 25 % = 0,25

A = 30 000 J

Jāaprēķina:

Q₁ = ?

FORMULAS

η = 

A

Q₁

Q₁ = 

A

η

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

3. uzdevums no 4

Aprēķins · 1. solis

3. uzdevums · Cik daudz degvielas

Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba.

Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

Dots:

η = 25 % = 0,25

A = 30 000 J

Jāaprēķina:

Q₁ = ?

Formulas:

η = 

A

Q₁

Q₁ = 

A

η

APRĒĶINS · 1. SOLIS

1)  Q₁ = 30 000 : 0,25

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

3. uzdevums no 4

Aprēķins · 2. solis

3. uzdevums · Cik daudz degvielas

Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba.

Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

Dots:

η = 25 % = 0,25

A = 30 000 J

Jāaprēķina:

Q₁ = ?

Formulas:

η = 

A

Q₁

Q₁ = 

A

η

Aprēķins:

1)  Q₁ = 30 000 : 0,25

APRĒĶINS · 2. SOLIS

2)  Q₁ = 120 000 J

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

3. uzdevums no 4

Atbilde

3. uzdevums · Cik daudz degvielas

Dzinējam ar lietderību 25 % jāveic 30 000 J darba.

Cik daudz siltuma tam jāsaņem?

Dots:

η = 25 % = 0,25

A = 30 000 J

Jāaprēķina:

Q₁ = ?

Formulas:

η = 

A

Q₁

Q₁ = 

A

η

Aprēķins:

1)  Q₁ = 30 000 : 0,25

2)  Q₁ = 120 000 J

ATBILDE

Q₁ = 1,2·10⁵ J

Četras reizes vairāk, nekā tiek izmantots - pārējais aizsilda apkārtni.

4. uzdevums.  Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu ietaupa gadā?

4. uzdevums no 4

Izlasi uzdevumu

4. uzdevums · Kas atmaksājas

Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana

samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu

ietaupa gadā?

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Dots

4. uzdevums · Kas atmaksājas

Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana

samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu

ietaupa gadā?

DOTS

W = 20 000 kWh

Ietaupījums 35 %

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Jāaprēķina

4. uzdevums · Kas atmaksājas

Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana

samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu

ietaupa gadā?

Dots:

W = 20 000 kWh

Ietaupījums 35 %

JĀAPRĒĶINA

ΔW = ?

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Formulas

4. uzdevums · Kas atmaksājas

Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana

samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu

ietaupa gadā?

Dots:

W = 20 000 kWh

Ietaupījums 35 %

Jāaprēķina:

ΔW = ?

FORMULAS

ΔW = W · 0,35

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Aprēķins · 1. solis

4. uzdevums · Kas atmaksājas

Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana

samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu

ietaupa gadā?

Dots:

W = 20 000 kWh

Ietaupījums 35 %

Jāaprēķina:

ΔW = ?

Formulas:

ΔW = W · 0,35

APRĒĶINS · 1. SOLIS

1)  ΔW = 20 000 · 0,35

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Aprēķins · 2. solis

4. uzdevums · Kas atmaksājas

Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana

samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu

ietaupa gadā?

Dots:

W = 20 000 kWh

Ietaupījums 35 %

Jāaprēķina:

ΔW = ?

Formulas:

ΔW = W · 0,35

Aprēķins:

1)  ΔW = 20 000 · 0,35

APRĒĶINS · 2. SOLIS

2)  ΔW = 7000 kWh

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Aprēķins · 3. solis

4. uzdevums · Kas atmaksājas

Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana

samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu

ietaupa gadā?

Dots:

W = 20 000 kWh

Ietaupījums 35 %

Jāaprēķina:

ΔW = ?

Formulas:

ΔW = W · 0,35

Aprēķins:

1)  ΔW = 20 000 · 0,35

2)  ΔW = 7000 kWh

APRĒĶINS · 3. SOLIS

3)  Paliek 13 000 kWh gadā

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Atbilde

4. uzdevums · Kas atmaksājas

Mājā apkurei tērē 20 000 kWh gadā. Siltināšana

samazina patēriņu par 35 %. Cik kilovatstundu

ietaupa gadā?

Dots:

W = 20 000 kWh

Ietaupījums 35 %

Jāaprēķina:

ΔW = ?

Formulas:

ΔW = W · 0,35

Aprēķins:

1)  ΔW = 20 000 · 0,35

2)  ΔW = 7000 kWh

3)  Paliek 13 000 kWh gadā

ATBILDE

ΔW = 7000 kWh

Ietaupīta kilovatstunda ir lētāka par saražotu - tāpēc siltina pirms katlu maiņas.

Šis bija pēdējais uzdevums.

FIZIKA I · 11. KLASE · 8. TEMATS: SILTUMS UN SILTUMA PROCESI

Kopsavilkums un mājasdarbs

ŠODIEN IEMĀCĪJĀMIES

•  Siltuma dzinējam ir sildītājs, darba viela un dzesētājs.

•  η = 

A

Q₁

 un η = 

Q₁ − Q₂

Q₁

•  Lietderība vienmēr ir mazāka par 100 %.

•  Enerģiju ietaupīt ir lētāk nekā saražot.

MĀJASDARBS

1.  Q₁ = 40 000 J, A = 12 000 J. Aprēķini η.

2.  Q₁ = 60 000 J, Q₂ = 45 000 J. Aprēķini η.

3.  Nosauc trīs veidus, kā mājā samazināt enerģijas patēriņu.

PAŠVĒRTĒJUMS — atzīmē, cik droši jūties

Zinu dzinēja daļas   ·   Protu rēķināt η no darba   ·   Protu rēķināt η no siltumiem   ·   Protu pamatot taupīšanu

Nākamā stunda: temata nostiprināšana pirms PD3.