Файл: МПЭис.doc

Задача

Самолёт на солнечных батареях взлетает через 2ч. после рассвета. Летит 8ч. и поднимается на 25км. T светового дня 12ч. Размах крыльев 49м. Ширина –0.4м. .

Найти энергию солнечных батарей за время полёта.

T=8ч. τ=24ч.

Задача

Доза излучения, поглощаемого оболочкой космического аппарата . Сколько поглотится за год.,.

Химическая энергия

Материальными носителями химической энергии являются электронные оболочки и атомов и молекул.

Любое вещество является накопителем химической энергии.

Химическая энергия топлива – нефть, уголь, газ.

Из всей энергии Солнца, попадающей на землю, 1% связан с органическим веществом - фотосинтез.

“Формула Жизни”

свет газ вода кислород углеводы

- сахар (глюкоза), - метан

+искра→взрыв

Процесс фотосинтеза: земные растения – 1%, водоросли – 10%.

На Земле сложились условия аккумулирования химической энергии.

Химическая энергия – это преобразованная ЭМ энергия Солнца.

Транспортировка

Газопроводы, трубопроводы, ёмкости.

Преобразование химической энергии соединение энергетического вещества с окислителем.

Бензин 42МДж/кг

Потребность воздуха – 14.8=>λ=1[кг/кг].

Богатая смесь >14.8, бедная смесь<14.8

,

1тонна угля – 1 тонна условного топлива

КПД мышцы η=0.5

Сокращение происходит за счёт притягивания электростатическими силами электрических зарядов молекул.

КПД топливных элементов η=0.6-0.7

Соотношение массы водорода и кислорода 1:8.

Ядерная Энергия

Источник – радиоактивные вещества, ядра которых неустойчивы.

период полураспада лет. При распаде 1 ядра выделяетсяэV энергии. В реакторах с замедлителем уран выделяет тепло 9,8 Вт/г.

При критической массе урана 20кг произойдет взрыв- цепная реакция деления.

Pu(плутоний) – искусственное вещество. Для Pu критическая масса 8 кг. При синтезе (водородная бомба) критической массы нет, поэтому мощность водородной бомбы выше.

Задача

ДВС приводит во вращение генератор.

Бензин 0.4кг/кВтчас – 7руб/кг

Дизельное топливо 0.25кг/кВтчас – 3.5руб/кг

Подсчитать экономию при замене бензина на дизель.

Экономия: 1кВтчас бензина – 0.4*7=2.8руб/кВтчас, 1кВтчас дизеля – 0.25*3.5=0.9руб/кВтчас.

2.8-0.9=1.9руб/кВтчас.

Вопросы по курсу “Методы Преобразования Энергии”

1. Виды энергии, единицы измерения, матрица преобразования видов энергии.

2. Механическая энергия твёрдых тел, газа, жидкости: преобразование качества, потенциальная и кинетическая энергия.

3. Потери механической энергии и методы их снижения. Коэффициент полезного действия преобразователя энергии.

4. Волновые и колебательные движения – энергетические процессы в них, резонансные явления в механических системах.

5. Источник механической энергии, методы её транспортировки и накопления.

6. Источник тепловой энергии, методы её транспортировки и накопления.

7. Термодинамический КПД тепловой машины. Двигатели внутреннего и внешнего сгорания.

8. Энтропия, статический вес, закон увеличения энтропии. Системы охлаждения и обогрева.

9. Источники электрической энергии и методы её транспортировки и накопления.

10. Уравнение Максвелла и их использование в преобразователях и накопителях электрической энергии: трансформаторы, конденсаторы, индуктивности.

11. Движение тел с переменной массой, реактивный двигатель: тяга, скорость.

12. КПД реактивного двигателя, принцип многоступенчатой ракеты.

13. Сверхпроводимость и её использование в преобразователях энергии.

14. Химическая энергия: источники транспортировка и накопление.

15. Электрохимические источники и накопители электроэнергии: элементы и аккумуляторы.

16. Электрохимические процессы в человеческом организме. Преобразование химической энергии в механическую в живом организме.

17. Электрохимические топливные элементы. Принцип водородной энергетики.

18. Атомная энергия. Взрывной характер использования энергии деления и синтеза ядер.

19. Атомная энергия и её использование в атомных теплоэлектроцентралях и в радиоизотопных источниках.

20. Атомная энергия: источники, транспортировка, хранение.

21. Электромагнитная энергия поля: источники, транспортировка, хранение.

22. Преобразование энергии солнечного света в электрическую энергию.

23. Обеспечение безопасности при работе с радиоактивными материалами и с источниками излучения.

24. Преобразование электрической энергии в пьезоэлектрических кристаллах.

25. Методы повышения КПД преобразования энергии света солнечными элементами.

26. Лазеры и активные материалы с инверсией населённости. Накопление и излучение когерентного электромагнитного излучения.

Дополнительные вопросы.

1. Механическая энергия.

   1. Рассчитать экономию энергии от применения частотного регулирования скорости вращения вентилятора по сравнению с регулированием давления задвижкой при постоянной частоте вращения вентилятора. Принять давление , гдеn – частота вращения турбины. Диапазон регулирования давления ,.

   2. Подсчитать степень снижения массы топлива ракеты, стартующей на широте Байконура (40˚) на восток и на запад. Орбита круговая. Космическая скорость 7 км/с. Диаметр земли 12750км.

   3. Подсчитать дополнительный расход энергии и степень увеличения мощности двигателя автомобиля при увеличении его лобового сопротивления за счёт багажника на крыше. Поперечное сечение багажника 1м², скорость 60км/ч, путь 100км. Считать, что коэффициент лобового сопротивления автомобиля при установке багажника увеличится с 0.45 до 1.1

2. Тепловая энергия.

1. Подсчитать энергию, поступающую в тепловой коллектор в течение всего солнечного дня. Коллектор ориентирован перпендикулярно солнечным лучам на земле и не меняет положение. ,, долгота светового дня 15часов.

2. Рассчитать температуры скафандра и экрана в космосе, если человек в скафандре с тепловым экраном находится в далёком космосе и не освещается. Мощность, выделяемая человеком ,. Экран покрывает 100% поверхности скафандра. Теплопроводность скафандра и экрана высокая.

3. Рассчитать потери энергии за 1 сутки и мощность потерь через окно площадью 3м². Температура в комнате +18ºС, температура за окном -20ºС. Толщина стекла 2мм. Остекление двойное, расстояние между стёклами 10см. Коэффициент теплопроводности воздуха .

3. Электрическая энергия.

1) КПД ламп накаливания составляет 0.1. Компактная люминесцентная лампа при той же яркости потребляет энергию на 83% меньше. 1) Подсчитать КПД компактной люминесцентной лампы. 2) Подсчитать мощность излучения компактной люминесцентной лампы при электрической мощности 49Вт. 3) Подсчитать экономию электроэнергии за год при замене ламп накаливания на люминесцентные лампы, если потребление ламп накаливания составляет 359тыс.кВт*ч.