Az energiafelhasználás mérése - PDF ingyenes letöltés
Az energiafelhasználás mérése
Bioenergetika Az energia különböző formákban létezik: fűtő-, mechanikai, elektromos, kémiai, sugárzó, nukleáris. A bioenergetika a biológia ága, amely az energiát és annak átalakulását érinti az élőlényekben.
Az energiatermelésre, -átalakításra és -átadásra vonatkozó összes törvény az élő anyagra, akár állati, akár növényi vonatkozik. Az állatok energiacseréjének sajátossága azonban, hogy korlátozott hőmérsékleti tartományon belül zajlik.
Alapvető dimenziók A mennyiségeknek olyan dimenzióik vannak, amelyek kifejezik alapvető természetüket (minőségüket), és egységek, amelyek kifejezik méretüket, amplitúdójukat (mennyiségüket). A mechanikában használt alapvető dimenziók: idő, tömeg, távolság. Az elektromágnesességben hozzáadódik egy dimenzió, az elektromos töltés.
Összetett dimenziók A tömegtől, az időtől és a távolságtól eltérő dimenziók ezek az alap mentális dimenziókból levezethetők (összevonhatók). Például: a felületnek megvan a távolság négyzetének mérete (l 2), a térfogatnak megvan a távolság kocka mérete (l 3), a sebességnek egy távolság mérete van osztva az idővel (l/t ).
Összetett méretek (folytatás) Néhány dimenzió olyan dimenziókból áll, amelyek maguk is összetettek. Például az a gyorsulás, amelynek sebessége elosztva az idővel (v/t). A gyorsulásnak tehát a távolság dimenziója osztva az idő négyzetével: v/t = (l/t)/t = l/t 2.
Összetett dimenziók (folytatás) A gyakorlatban érdekes megismerni egy erő, egy mű vagy egy erő dimenzióját: erő = tömeg.accelerációs munka = erő.távolsági teljesítmény = munka/idő Néha érdekes megismerni a dimenziók alapjait. erő, munka, teljesítmény: erő = tömeg.gyorsulás = kg. (l/t 2) = kg.l/t 2 munka = erő.távolság = l. (kg.l/t 2) = kg.l 2/t 2 teljesítmény = munka/idő = (kg.l 2/t 2)/t = kg.l 2/t 3
Mennyiségek és dimenzió nélküli számok A szögek dimenzió nélküli mennyiségek, mivel megfelelnek a két hossz (ív/sugár) arányának. Egyes számok, amelyek közül a legismertebb a Pi (3,1416) szám, dimenzió nélküli. Dimenzió nélküli számok az azonos dimenziójú mennyiségek arányából építhetők fel. A dimenzió nélküli számok tehát függetlenek a használt egységrendszertől. A Pi szám (3,14159) megfelel egy kör kerületének és átmérőjének arányának.
A nemzetközi rendszer (SI) A tudományos mérések során használt egységek (vagy azoknak kell lenniük) a Nemzetközi Rendszer (rövidítve SI) egységei. Ezek az egységek a Franciaországban 1795-ben elfogadott metrikus rendszeren alapulnak. A három alapvető SI egység a következő: a hosszegység a méter (m), az időegység a másodperc (ek), a tömegegység a kilogramm (kg). A Nemzetközi Rendszerben az összes egység megegyezik ezeknek az alapegységeknek vagy az azokból származtatott egységeknek a szorzatával és arányával anélkül, hogy állandók használatát kellene elvégezni.
Néhány állandó tudnivaló A gyakorlatban érdekes tudni néhány állandót, amelyek lehetővé teszik, hogy egy elavult, de még mindig használt egységrendszerből a Nemzetközi Rendszerbe kerüljenek. Különösen: a kalória (még mindig széles körben használják a dietetikában) 4,185 joule-nak felel meg; az 1 kg tömegű gravitáció által kifejtett erőnek megfelelő kilogramm-erőt gyakran használják erőegységként. 1 kgf 9,81 newtonnak felel meg.
Energy Heat Work James Prescott Joule 1818-1889
Munka A fizikus számára a munka egy erő eredménye, amelyet alkalmazási pontjának elmozdulása okoz. A matematikus számára a mechanikai munka megegyezik az erővektor és az elmozdulásvektor skaláris szorzatával. A munkaegység a joule (1 J), amely megegyezik az erő (1 N) és az elmozdulás egységének (1 m) szorzatával. A kilogramm-méter egy régi munkaegység, amelynek értéke 9,81 joule (1 kgm = 9,81N x 1 m = 9,81 Nm = 9,81 J).
FDF D. cos (a) pozitív munka (motor) pozitív munka (motor) D a A munka egyenlő az erővektor skaláris szorzatával az FD a FD D. elmozdulás vektorral. Cos (a) = 0 nulla munka D cos (a) negatív munka (fékezés)
Pozitív és negatív munka A motoros munka (pozitív munka) olyan helyzeteknek felel meg, amikor az összehúzódás izomrövidüléssel jár. A fékmunka (negatív munka) olyan helyzeteknek felel meg, amikor az összehúzódás izomhosszabbítással jár. Ez a fékezés nem teszi lehetővé az energia visszanyerését, éppen ellenkezőleg, az energiafelhasználás növekedésével jár.
Az Eiffel-torony felemelkedése során végzett munka Az Eiffel-torony 300 méteres megmászása csak alacsony energiafelhasználást jelent. 70 kg testtömegű ember esetében ez megközelítőleg 200 kj munkát jelent: Munka = erő newtonokban x elmozdulás méterben = Súly newtonokban x 300 m = (70 x 9,81) x 300 = 687 N x 300 = 206 100 J = 206 kj
A súlyzós edzés során végzett munka Vagy kivételes tárgy, elég erős ahhoz, hogy a padnyomás mozgásakor 10-szer meg tudjon emelni egy 100 kg-os rakományt. Első közelítésként a terhelés magassága körülbelül 50 cm, és megfelel egy munkának, amely egyenlő: Magasság munkája = 100 x 9,81 N x 0,5 m = 490 J 10 = 4,9 kj sorozat alatt végzett munka 10 10 = 49 kj = 12 kcal sorozat esetén