9. Teho ja hyötysuhde Flashcards
Mitä työ on?
Energiaa muuntuu muodosta toiseen voiman tekemän työn seurauksena. Työ on suure, jonka kirjaintunnus on W ja yksikkö joule J. Työtä on esimerksi se, kun kahvakuula nostetaan lattialta pöydälle. Tällöin ihmisen lihasten kemiallista energiaa muuttuu kuulan potentiaalienergiaksi. Tehty työ on sitä suurempi, mitä korkeammalle kuula nostetaan, ja mitä painavampi se on.
Mitä teho on? Mitkä asiat vaikuttavat sen suuruuteen, miten se lasketaan?
Teho kuvaa energian muuntumisnopeutta. Teho kuvaa voiman tekemän työn (/muuntuneen energian) suhdetta siihen kuluneeseen aikaan. Teho on suuri silloin, kuin paljon energiaa muuntuu muodosta toiseen lyhyessä ajassa. Tehon kirjaintunnus on P ja yksikkö J/s eli W watti.
Teho lasketaan jakamalla tehty työ tai muuntuneen energian määrä siihen kuluneella ajalla.
Mitä ovat hyötykäyttöön saatava energia ja hukkaenergia? Anna esimerkki.
Energian säilymislain mukaan energiaa ei synny tyhjästä, eikä sitä katoa. Energiaa kuitenkin muuntuu muodosta toiseen. Kaikkea energiaa ei kuitenkaan saada muunnettua tarkoituksenmukaiseen muotoon eli hyötykäyttöön, jolloin syntyy hukkaenergiaa.
Esimerkiksi auton bensiinimoottorissa vain noin 25% polttoaineen kemiallisesta energiasta saadaan muunnettua tavoitteen mukaiseen muotoon, eli auton liike-enrgiaksi, jolloin suurin osa energiasta jää käyttämättä.
Mitä hyötysuhteella tarkoitetaan? Mikä on sen yksikkö ja kirjaintunnus? Miten hyötysuhde lasketaan?
Hyötysuhteella tarkoitetaan sitä, kuinka suuri osa energiasta saadaan hyötykäyttöön, eli muunnettua tavoitteenmukaiseen muotoon. Hyötysuhde ilmoitetaan prosentteina tai desimaalilukuna, eikä sillä ole yksikköä. Sen kirjaintunnus on kreikkalainen eeta-kirjain.
Hyötysuhteen laskemiseksi täytyy tietää kuinka paljon energiaa kone tarvitsee toimiakseen, ja kuinka paljon se tuottaa haluttua energiamuotoa. Se lasketaan jakamalla hyödyksi saatava energia koneen ottamalla energialla. Toisaalta hyötysuhde voidaan laskea myös tehon arvoilla; jaetaan koneen tuottama teho, sen toimiakseen vaatimalla teholla.
Miksi hyötysuhteen on tärkeää olla hyvä?
Kun hyötysuhde on hyvä, hukkaan menevän energian määrä saadaan minimoitua. Tämä pienentää esimerkiksi kotitalouksissa energiankulutusta, sekä niistä koituvia kustannuksia. Lisäksi energian tuottaminen kuluttaa ympäristöä, jonka vuoksi hyötysuhteen pienentäminen ja hukkaenergian minimointi on myös ympäristön kannalta merkittävä teko.
Hyötysuhteen parantaminen on otettu huomioon nykyteknologiassa. Esimerkiksi autojen polttomoottorien suhde on parantunut viimeisten vuosikymmenien aikana huomattavasti. Täten yhä suurempi osa polttoaineen sisältämästä kemiallisesta energiasta saadaan muunnettua auton liike-energiaksi. Samalla polttoainemäärällä pääsee kulkemaan pidemmän matkan, ja päästöt vähenevät.
Myös hehkulamppu vs led-lamppu.
Mihin ihminen tarvitsee energiaa?
Ihmiskeho vaatii energiaa toimiakseen. Ravintoaineisiin sitoutunut energia vapautuu aineenvaihdunnassa solujen käyttöön. Tästä energiasta noin 70% menee peruselintoimintoihin, kuten hengityksen ja verenkierron ylläpitoon.
Ihmisen energiantarvetta mitataan kilokaloreina, aikuisella se on noin 2000-3000 kcal, kasvavalla nuorella hieman enemmän. Liikunta, työnteko ja ajatustyö lisäävät kaikki energiankulutusta. Energiankulutus on sitä suurempi, mitä suuremmalla teholla liikutaan.
Monipuolinen ravinto on tärkeää. Energiaravintoaineet: hiilihydraatit 45-60% energiansaannista, rasvat 25-40% ja proteiinit 10-20%. Lisäksi suojaravintoaineita: kivennäis- ja hivenaineet, vitamiinit, ravintokuitu.
