4. С плотины гидростанции высотой 30 м каждую секунду падает 170 т воды. Элек- трическая мощность, даваемая электростан- цией, равна 10 МВт. Каков КПД превра- щения механической энергии в электриче- скую?
Ответы
Ответ:
Первым шагом необходимо определить мощность, которую можно получить от потока воды, падающего с высоты 30 м. Для этого воспользуемся формулой потенциальной энергии:
E = mgh
где m - масса воды, h - высота падения, g - ускорение свободного падения.
Масса воды, падающей за 1 секунду:
m = 170 т = 170000 кг
Высота падения:
h = 30 м
Ускорение свободного падения:
g = 9,81 м/с^2
Тогда потенциальная энергия воды, падающей за 1 секунду:
E = mgh = 170000 * 9,81 * 30 = 49998600 Дж/с
Теперь можно определить КПД преобразования механической энергии в электрическую, используя формулу:
η = Pэл / Pмех
где η - КПД, Pэл - электрическая мощность, Pмех - механическая мощность.
Механическая мощность потока воды:
Pмех = E = 49998600 Дж/с
Электрическая мощность электростанции:
Pэл = 10 МВт = 10000000 Дж/с
Тогда КПД преобразования механической энергии в электрическую:
η = Pэл / Pмех = 10000000 / 49998600 ≈ 0,2
Ответ: КПД превращения механической энергии в электрическую равен примерно 0,2 или 20%.