Номер 4, страница 42 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические свойства жидкостей, газов и твёрдых тел. Параграф 11. Гидравлическая машина. Гидравлический пресс. Вопросы для самопроверки - номер 4, страница 42.

Условие.

4*. Может ли коэффициент полезного действия гидравлической машины быть равным 100%? Почему?

Решение.

4*. Решение

Нет, коэффициент полезного действия (КПД) гидравлической машины, как и любого другого реального механизма, не может быть равен 100%.

Коэффициент полезного действия определяется как отношение полезной работы, совершаемой машиной ($A_{полезная}$), к полной (затраченной) работе ($A_{затраченная}$), которая сообщается машине: $\eta = \frac{A_{полезная}}{A_{затраченная}} \cdot 100\%$.

Для того чтобы КПД был равен 100%, необходимо, чтобы вся затраченная работа без потерь переходила в полезную, то есть $A_{полезная} = A_{затраченная}$. Однако в любом реальном устройстве всегда существуют неизбежные потери энергии. В гидравлической машине основными причинами потерь являются:

1. Трение. Существует трение между движущимися поршнями и внутренними стенками цилиндров. Также существует внутреннее трение (вязкость) в самой рабочей жидкости. Часть затраченной энергии расходуется на преодоление этих сил трения и преобразуется во внутреннюю энергию (нагрев), рассеиваясь в окружающую среду.

2. Вес поршней. Часть работы может затрачиваться на перемещение самих поршней, если их вес не является частью полезной нагрузки.

3. Неидеальность жидкости. Реальные жидкости могут содержать растворенные газы или пузырьки воздуха. При изменении давления часть энергии тратится на сжатие этих пузырьков, а не на совершение полезной работы.

Из-за этих неизбежных потерь полезная работа всегда оказывается меньше затраченной ($A_{полезная} < A_{затраченная}$). Следовательно, КПД реальной гидравлической машины всегда строго меньше 100%.

Ответ: Нет, коэффициент полезного действия гидравлической машины не может быть равен 100%. Это связано с тем, что в любом реальном механизме всегда существуют неизбежные потери энергии, главным образом из-за трения (между поршнями и цилиндрами, а также внутреннего трения в жидкости).