Что такое коэффициент полезного действия человека

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 22 июля 2019;
проверки требуют 7 правок.

Запрос «КПД» перенаправляется сюда; см. также другие значения.

Коэффицие́нт поле́зного де́йствия (КПД) — характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно η («эта»)[1]. КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах.

Определение[править | править код]

Математически КПД определяется как

где А — полезная работа (энергия), а Q — затраченная энергия.

Если КПД выражается в процентах, эту формулу иногда записывают в виде

Здесь умножение на не несёт содержательного смысла, поскольку . В связи с этим второй вариант записи формулы менее предпочтителен (одна и та же физическая величина может быть выражена в различных единицах независимо от формул, где она участвует).

В силу закона сохранения энергии и в результате неустранимых потерь энергии КПД реальных систем всегда меньше единицы, то есть невозможно получить полезной работы больше или столько, сколько затрачено энергии.

КПД теплово́го дви́гателя — отношение совершённой полезной работы двигателя к энергии, полученной от нагревателя. КПД теплового двигателя может быть вычислен по следующей формуле

где — количество теплоты, полученное от нагревателя, — количество теплоты, отданное холодильнику. Наибольшим КПД среди циклических машин, оперирующих при заданных температурах нагревателя T1 и холодильника T2, обладают тепловые двигатели, работающие по циклу Карно; этот предельный КПД равен

Другие похожие показатели[править | править код]

Не все показатели, характеризующие эффективность энергетических процессов, соответствуют вышеприведённому описанию. Даже если они традиционно или ошибочно называются «коэффициент полезного действия», они могут иметь другие свойства, в частности, превышать 100 %.

КПД котлов[править | править код]

КПД котлов на органическом топливе традиционно рассчитывается по низшей теплоте сгорания; при этом предполагается, что влага продуктов сгорания покидает котёл в виде перегретого пара. В конденсационных котлах эта влага конденсируется, теплота конденсации полезно используется. При расчёте КПД по низшей теплоте сгорания он в итоге может получиться больше единицы. В данном случае корректнее было бы считать его по высшей теплоте сгорания, учитывающей теплоту конденсации пара; однако при этом показатели такого котла трудно сравнивать с данными о других установках.

Тепловые насосы и холодильные машины[править | править код]

Достоинством тепловых насосов как нагревательной техники является возможность получать больше теплоты, чем расходуется энергии на их работу. Холодильная машина может отвести от охлаждаемого конца больше теплоты, чем затрачивается энергии на организацию процесса.

Эффективность машин характеризует холодильный коэффициент[en]

где — тепло, отбираемое от холодного конца (в холодильных машинах холодопроизводительность); — затрачиваемая на этот процесс работа (или электроэнергия).

Для тепловых насосов используют термин коэффициент трансформации

где — тепло конденсации, передаваемое теплоносителю; — затрачиваемая на этот процесс работа (или электроэнергия).

В идеальной машине , отсюда для идеальной машины

Наилучшими показателями производительности для холодильных машин обладает обратный цикл Карно: в нём холодильный коэффициент

где , — температуры горячего и холодного концов, K[2]. Данная величина, очевидно, может быть сколь угодно велика; хотя практически к ней трудно приблизиться, холодильный коэффициент может превосходить единицу. Это не противоречит первому началу термодинамики, поскольку, кроме принимаемой в расчёт энергии A (напр., электрической), в тепло Q идёт и энергия, отбираемая от холодного источника.

Литература[править | править код]

Пёрышкин А. В. Физика. 8 класс. — Дрофа, 2005. — 191 с. — 50 000 экз. — ISBN 5-7107-9459-7..

Примечания[править | править код]

Источник

Сравнение увеличения затрат энергии с увеличением тяжести работы показывает, что величина затрачиваемой энергии за вычетом основного обмена всегда больше совершаемой человеком «полезной» механической работы. Причина такого несоответствия заключается прежде всего в том, что при превращении химической энергии питательных веществ в работу значительная часть энергии теряется в виде тепла, не переходя в механическую энергию. Некоторая часть энергии расходуется на поддержание статических напряжений, которые только частично учитываются при подсчете совершенной человеком механической работы. Каждое движение человека требует и статических и динамических напряжений, причем соотношение тех и других при различных работах различно. Так, поднятие груза с высоты 1 м на высоту 1,5 м при выпрямленном туловище требует меньшей затраты энергии, чем поднятие такого же груза с высоты 0,5 м на высоту 1 м при наклонном положении туловища, так как удержание последнего в наклонном состоянии требует более значительного статического напряжения мышц спины.

Определенная часть энергии, образовавшейся при химических реакциях, расходуется на преодоление сопротивлений движению со стороны растягиваемых во время движения мышц-антагонистов и эластичных тканей в суставах, на преодоление вязкого сопротивления деформации мышц и на преодоление инерции движущихся звеньев тела при изменениях направления движения. Отношение количества выполненной человеком механической работы, выраженное в калориях, к величине затрат энергии, также в калориях, называется энергетическим коэффициентом полезного действия.

Величина коэффициента полезного действия зависит от способа работы, ее темпа и состояния тренированности и утомления человека. Иногда величину коэффициента полезного действия используют для оценки качества рабочих приемов. Так, при изучении движений опиловки металла было установлено, что на каждый килограмм-сила-метр работы затрачивается 0,023 ккал, что соответствует коэффициенту полезного действия 1/[427 X 0,023] = 10,2
Этот сравнительно невысокий коэффициент полезного действия объясняется значительной статической работой при опиловке, требующей напряжения мышц туловища и ног для сохранения рабочей позы. При других видах работы коэффициент полезного действия может быть больше или меньше величины, найденной для опиловки металла. Ниже приведены величины коэффициента полезного действия для некоторых работ:
Подъем тяжестей……………………8,4
Работа напильником………………….10,2
Работа вертикальным рычагом (толкание) 14,0
Вращение рукоятки……………..20,0
Езда на велосипеде …………………30,0
Наибольшее значение, которого может достичь коэффициент полезного действия человеческого организма,— 30%. Эта величина достигается при выполнении хорошо освоенной, привычной работы с участием мускулатуры ног и туловища.

Величина коэффициента полезного действия работы в отдельных случаях позволяет установить более рациональные условия выполнения физической работы, в частности определить оптимальную скорость (темп), нагрузку, производительность работы. Большей частью величина энергетических трат на единицу продукции бывает наименьшей, а обратная ей величина коэффициента полезного действия — наибольшей при средних степенях скорости и нагрузки в середине периода работы, если она продолжается до утомления.

Изменение коэффициента полезного действия в отдельных случаях, в частности, когда сравниваются однородные работы, различающиеся лишь способом выполнения, может служить одним из критериев для оценки рациональности некоторых конкретных сторон труда. Однако этот критерий для работающего человека ни в какой мере не имеет того определяющего и универсального значения, которым он обладает в оценке работы машины. В то время как в паровой машине только внешняя механическая работа является основным полезным эффектом превращений энергии, а остальная извлеченная из топлива энергия справедливо считается бесполезно потерянной, для организма человека полезна и та часть потребляемой энергии, которая идет не на внешнюю механическую работу, а на повышение жизнедеятельности клеток во время работы и на восстановление временно уменьшающейся работоспособности.

Более точным и универсальным критерием физиологической оценки рациональности конкретных рабочих приемов и отдельных движений является длительность поддержания высокого уровня работоспособности, что проявляется в увеличении производительности труда и в таком приспособлении физиологических функций, которое ведет к дальнейшему развитию физических и духовных способностей человека.

Источник

Коэффициент полезного действия (КПД) человеческого организма – это отношение совершаемой им полезной работы к величине затраченной энергии

Изменить размер текста:

Любая деятельность человека, в том числе и умственная, сопровождается энергетическими затратами.

Коэффициент полезного действия (КПД) человеческого организма – это отношение совершаемой им полезной работы к величине затраченной энергии. Он зависит от вида деятельности, интенсивности нагрузок, состояния психического и психологического здоровья (во время болезни большое количество энергии расходуется на борьбу с возникшими нарушениями) и многих других факторов.

Любая деятельность человека, в том числе и умственная, сопровождается энергетическими затратами. Энергию мы получаем из продуктов питания. В результате сложных биохимических процессов пища подвергается окислению, что сопровождается высвобождением внутренней энергии. Больше всего организм получает энергетического топлива из углеводов. Немаловажная роль в снабжении человека энергией отведена жирам, после распада которых образуются жирные кислоты. Расщепление их молекул происходит в митохондриях — органоидах, отвечающих за высвобождение и производство энергии в клетках.

Для того, чтобы человеку хватало энергии, необходим постоянный приток жирных кислот, за транспорт которых в митохондрии отвечает L-карнитин — витаминоподобное вещество, синтезируемое в нашем организме. Оно образуется в печени и поперечно-полосатых мышцах человека.

Роль L-карнитина в организме человека

Выделение энергии из жиров происходит с помощью разнообразных веществ, и самым важным из них является L-карнитин (левокарнитин, витамин B11). Энергия образуется в результате окисления жирных кислот и образования АТФ в митохондриях.

А L-карнитин как раз и является своеобразным «транспортом» для жирных кислот. Он доставляет их через мембрану митохондрий, где из них образуется энергия. Кроме того, L-карнитин — это своеобразный катализатор процессов метаболизма. Он позволяет эффективнее извлекать энергию из жиров. При этом белков затрачивается значительно меньше, и они могут использоваться для наращивания мышечной массы.

Без левокарнитина жирные кислоты не могут проникать сквозь мембраны митохондрий, поэтому от количества L-карнитина в организме во-многом зависит интенсивность энергетического обмена. При стрессе, переутомлении, болезни расход левокарнитина резко возрастает. Если не увеличить его содержание в клетках, то могут развиваться различные нарушения. Дополнительный прием левокарнитина в лекарственных препаратах помогает увеличить работоспособность, получать больше энергии из питания, нормализовать вес.

L-карнитин защищает нервную систему. Он принимает участие в синтезе холина (провещества ацетилхолина) — нейромедиатора, отвечающего за процесс запоминания информации. Таким образом, при недостатке левокарнитина могут возникать проблемы с памятью и концентрацией внимания.

Многие люди принимают L-карнитин во время диеты, так как он нормализует обменные процессы, укрепляет иммунитет и повышает адаптационные возможности организма. Любые нагрузки с ним переносятся легче. Диетологи, невропатологи и другие специалисты рекомендуют принимать левокарнитин курсами: в периоды интенсивных физических нагрузок, после перенесенных инфекционных заболеваний, травм, операций, стрессовых ситуаций. Для поддержания оптимального количества L-карнитина можно принимать препарат Элькар фармацевтической компании ПИК-ФАРМА.

Для того, чтобы человеку хватало энергии, необходим постоянный приток жирных кислот.

Кому показан L-карнитин?

Элькар содержит натуральный L-карнитин, отпускается без рецепта и может применяться даже детьми с первых дней жизни. Этот препарат рекомендован при состояниях, сопровождающихся большими энергетическими затратами.

Основные показания для приема L-карнитина:

• синдром хронической усталости, повышенная утомляемость;

• реабилитация после оперативных вмешательств, травм, автомобильных катастроф;

• интенсивные физические или умственные нагрузки;

• необходимость придерживаться диетического питания;

• авитаминоз;

• снижение защитных сил организма;

• коррекция веса, лечение целлюлита;

• профилактика респираторно-вирусных инфекций;

• депрессивные расстройства, апатия;

• подготовка к беременности;

• кожные заболевания, патологии желудочно-кишечного тракта (Элькар ускоряет процессы регенерации тканей);

• ответственные периоды в жизни, требующие сосредоточения и концентрации внимания;

• профилактика снижения памяти.

Принимать Элькар необходимо по инструкции: за полчаса до еды, разбавляя в небольшом количестве жидкости. Дозировка подбирается в соответствии с массой тела и имеющимися показаниями. Средство рекомендуется приобретать только в аптечных сетях. При наличии каких-либо хронических патологий, аллергических реакций перед использованием препарата посоветуйтесь со своим лечащим врачом.

Реклама

ИСТОЧНИК KP.RU

Источник

Коэффициент полезного действия (КПД) трудового потенциала работника не может быть равным 100%. Более того, КПД зависит от ряда внешних и внутренних факторов.

Исследования эффективности деятельности человека в трудовом процессе показали, что КПД имеет сложную динамику. Например, известно, что в течение рабочего дня работоспособность имеет следующие фазы:

• врабатывание или нарастающая работоспособность, которая может длиться от нескольких минут до 1,5 часа в зависимости от специфики труда, его организации, индивидуальных особенностей человека;
• фаза высокой устойчивой работоспособности, которая может удерживаться в течение 2 — 2,5 и более часов в зависимости от сложности и степени тяжести труда;
• фаза падения работоспособности, обусловленная развитием утомления.

Соотношение названных фаз во времени определяет КПД работника.

КПД определяют возраст, стаж работы по специальности, профессионализм и т.п. Критериями КПД являются также производственные и психологические показатели, удовлетворенность трудом. Труд тем более производителен, чем с меньшими затратами он выполнен: меньше отходов в брак, меньше утомляемость, меньшие нервно-психические затраты для достижения цели, менее эмоциональная реакция на поведение клиентов и т.п.

Следовательно, важнейшим критерием оптимальности трудового потенциала работника являются показатели, связанные с его успешностью и КПД. Чем выше КПД, тем ближе работник к цели.

Процесс реализации цели, как правило, включает следующие основные этапы:

1. Проектирование предметного содержания и форм трудового и внетрудового поведения, которые, по мнению работника, могут привести к решению поставленной задачи.
2. Реализация цели во взаимодействии с предметом труда.
3. Оценка результатов в соответствии с личными групповыми критериями.

Каждый из названных этапов включает в себя аналитические и конструктивные процессы.

Проектирование деятельности работника предполагает, с одной стороны, анализ готовности к выполнению работы (своеобразную самодиагностику), а с другой — конструктивную разработку способов выполнения работы.

Выполнение намеченной работы требует как конструктивного взаимодействия с коллегами, так и постоянного самоанализа и самоконтроля. Оценка достигнутого есть не только анализ результатов, но и конструктивная основа для определения направлений дальнейшей работы. Этот процесс можно представить схематически (табл. 12). КПД работника во многом зависит также от следующих факторов:

• соответствия целей организации и того, как их понимает работник, взаимопонимания между работником и организацией;
• наличия субцелей, обогащающих содержание основной цели и создающих дополнительные точки соприкосновения между участниками производства, а также между организацией и людьми;
• реализации цели (вне зависимости от ее конкретного воплощения) с наименьшими затратами.

Процесс выполнения работы

Таблица 12.

Этапы работы	Аналитические процессы	Конструктивные процессы
Проектирование	Ориентация в ситуации и диагностика готовности к выполнению работы	Постановка производственной задачи и разработка способов ее решения
Реализация	Получение оперативной информации об успешности работы	Организация деятельности по решению возникающих проблем, оперативная регуляция работы
Оценка	Анализ достигнутых результатов	Определение направлений дальнейшей работы

Приведенная информация позволяет сделать следующий вывод: человек, который субъективно оценивает свою работу как труд «с полной отдачей сил», не может быть оценен как полностью успешный. Работа «на пределе» истощает личность, ее трудовой потенциал. В исследовании, проведенном на одном из акционированных (ранее государственном) предприятий, выявлены оценки личной работы респондентов (табл. 13).

Таблица 13

Оценки личной работы респондентов (в % к числу опрошенных)

Демографические признаки	Работают
Демографические признаки	с полной отдачей сил	не в полную меру сил	особенно не выкладываются
Мужчины	54	44	2
Женщины	63	36	1
В возрасте:
До 20 лет	38	62	—
21—25 лет	29	69	2
26—30 лет	45	55	—
31—40 лет	55	44	1
41—50 лет	75	24	1
Старше 50 лет	76	24	—

Результаты исследования вызывают серьезную тревогу за состояние трудового потенциала персонала предприятия и успешность его работы. Люди работают с неэкономной тратой сил. Наиболее интенсивно работают женщины и люди старших возрастов. Специалисты считают, что из-за стола нужно вставать с легким чувством голода. То же самое можно сказать и о работе: заканчивать ее нужно с осознанием, что еще есть силы. Здесь сохраняет свою ценность девиз Аристотеля: оптимум — это не максимум.

Для человека характерно стремление к тому, чтобы дело в наибольшей мере делалось «само по себе». Вероятно, это — основа технического прогресса. Создаются инструменты, которые производят все необходимые операции, машины, автоматы и роботы. Одной из важнейших субцелей оптимального труда является организация работы так, чтобы свести к минимуму затрату сил на ее выполнение и иметь резервы на будущее. Именно это характеризует активную позицию по отношению к труду. Для этого создается новая техника, осуществляется тренаж и вырабатывается автоматизация действий, которые направлены на то, чтобы интенсивные действия человека заменить механическими действиями.

Источник