Potenza nei diversi contesti tecnici
Buongiorno,
Mi scuso da subito per la domanda da liceo, ma purtroppo sono molto ignorante in materia.
Vi scrivo perché non mi è molto chiaro il concetto di Potenza applicato in diversi contesti diversi da quello elettrico.
In quello elettrico la potenza è definita come
Tensione * Corrente.
Negli altri contesti?
Cosa si intende per potenza di uno scambiatore di calore?
E per potenza di una pompa?
E per potenza di un impianto a vapore?
Non riesco a vedere il filo conduttore che collega tutto
Mi scuso da subito per la domanda da liceo, ma purtroppo sono molto ignorante in materia.
Vi scrivo perché non mi è molto chiaro il concetto di Potenza applicato in diversi contesti diversi da quello elettrico.
In quello elettrico la potenza è definita come
Tensione * Corrente.
Negli altri contesti?
Cosa si intende per potenza di uno scambiatore di calore?
E per potenza di una pompa?
E per potenza di un impianto a vapore?
Non riesco a vedere il filo conduttore che collega tutto
Risposte
Più che di filo conduttore, devi pensare al concetto di potenza, come rapporto tra energia (fornita o ceduta) e il tempo in cui avviene questa fornitura. Es : $ 1W = 1J/s$.
Nel caso del moto , la potenza è la derivata dell’energia cinetica rispetto al tempo: prova.
A che serve la potenza? Be’, io posso fare lo stesso lavoro in un tempo lunghissimo, o in un tempo brevissimo , dipende...SE uno stesso lavoro voglio farlo in minor tempo, mi occorre maggior potenza.
In una pompa, a parte i rendimenti, la potenza è il prodotto di portata Q per prevalenza H : $ P = QH $. Uno dei due fattori può essere maggiore, quindi l’altro è minore, a parità di potenza fornita tramite motore elettrico. LA prevalenza, detta in breve, è l'energia che la pompa fornisce ad una massa unitaria di fluido. Che cosa ti serve? Più portata o più prevalenza? Anche qui, dipende...
Nel caso del moto , la potenza è la derivata dell’energia cinetica rispetto al tempo: prova.
A che serve la potenza? Be’, io posso fare lo stesso lavoro in un tempo lunghissimo, o in un tempo brevissimo , dipende...SE uno stesso lavoro voglio farlo in minor tempo, mi occorre maggior potenza.
In una pompa, a parte i rendimenti, la potenza è il prodotto di portata Q per prevalenza H : $ P = QH $. Uno dei due fattori può essere maggiore, quindi l’altro è minore, a parità di potenza fornita tramite motore elettrico. LA prevalenza, detta in breve, è l'energia che la pompa fornisce ad una massa unitaria di fluido. Che cosa ti serve? Più portata o più prevalenza? Anche qui, dipende...
"Shackle":
Più che di filo conduttore, devi pensare al concetto di potenza, come rapporto tra energia (fornita o ceduta) e il tempo in cui avviene questa fornitura. Es : $ 1W = 1J/s$.
Nel caso del moto , la potenza è la derivata dell’energia cinetica rispetto al tempo: prova.
A che serve la potenza? Be’, io posso fare lo stesso lavoro in un tempo lunghissimo, o in un tempo brevissimo , dipende...SE uno stesso lavoro voglio farlo in minor tempo, mi occorre maggior potenza.
In una pompa, a parte i rendimenti, la potenza è il prodotto di portata Q per prevalenza H : $ P = QH $. Uno dei due fattori può essere maggiore, quindi l’altro è minore, a parità di potenza fornita tramite motore elettrico. LA prevalenza, detta in breve, è l'energia che la pompa fornisce ad una massa unitaria di fluido. Che cosa ti serve? Più portata o più prevalenza? Anche qui, dipende...
Innanzitutto ti ringrazio Shackle.
Quindi la potenza di uno scambiatore di calore, per esempio, consiste in quanto calore (joule) posso fornire in un secondo, giusto?
La potenza termica di uno scambiatore si determina usando le equazioni di bilancio di massa ed energia. Lo scambiatore si considera come un sistema aperto a regime. La potenza termica è sempre il prodotto di una portata massica per una energia specifica, come nelle pompe; lo vedi da qui :
queste righe fanno parte di questa dispensa
queste righe fanno parte di questa dispensa
"Shackle":
La potenza termica di uno scambiatore si determina usando le equazioni di bilancio di massa ed energia.
Ho provato a dare una lettura alle dispense, ma per spiegare dei concetti fa uso di nozioni e conoscenze di cui io non dispongo purtroppo. Studierò sicuramente.
Nel frattempo, giusto per farmi un'idea, a grandi linee, come mai, per quale ragione la potenza per un dispositivo elettrico o per una pompa si descrive semplicemente come energia/secondi (nella pompa tengo conto anche della massa), mentre per uno scambiatore termico devo fare un'equazione di bilancio per un sistema aperto? Qual è la differenza?
Se ci pensi bene, il meccanismo è sempre lo stesso: una energia da fornire per unità di massa (o di carica) , una massa (o carica) che fluisce nel tempo. Questo vuol dire bilancio. Anche la pompa in un impianto è parte di un sistema aperto, basta scegliere un opportuno "volume di controllo" , ad esempio con una sezione a monte e una a valle della pompa. Per esempio, se una pompa aspira acqua da una cisterna a cielo aperto in basso e la manda in una cisterna a cielo aperto in alto, il volume di controllo è il piu semplice che si possa immaginare. Anche un circuito elettrico è un sistema aperto: P = VI (in cc).
Spesso in idraulica si risolvono dei sistemi di impianti con l'analogia elettrica, guarda un po' !
Spesso in idraulica si risolvono dei sistemi di impianti con l'analogia elettrica, guarda un po' !
"Shackle":
Se ci pensi bene, il meccanismo è sempre lo stesso: una energia da fornire per unità di massa (o di carica) , una massa (o carica) che fluisce nel tempo. Questo vuol dire bilancio. Anche la pompa in un impianto è parte di un sistema aperto, basta scegliere un opportuno "volume di controllo" , ad esempio con una sezione a monte e una a valle della pompa. Per esempio, se una pompa aspira acqua da una cisterna a cielo aperto in basso e la manda in una cisterna a cielo aperto in alto, il volume di controllo è il piu semplice che si possa immaginare. Anche un circuito elettrico è un sistema aperto: P = VI (in cc).
Spesso in idraulica si risolvono dei sistemi di impianti con l'analogia elettrica, guarda un po' !
Grazie mille Shackle!!!
"Shackle":
Spesso in idraulica si risolvono dei sistemi di impianti con l'analogia elettrica, guarda un po' !
Caspita non avevo pensato che i bilanci dei sistemi aperti $(dE)/(dt)=...$ sono dei bilanci di potenza (cosa ovvia). Se effettuo tale bilancio trovo la potenza di una pompa/scambiatore termico/ecc.
Giusto?
Si ma energia o lavoro sono termini generici, poi devi concretizzarli
@anonymous_f3d38a
sono bilanci di energia per i sistemi aperti. La potenza è energia/tempo , come già chiarito. Questi sono miei brevi appunti[nota]molto vecchi, ero studente...come passa in fretta il tempo![/nota], se sei interessato li scarichi e li stampi, cosí leggi meglio :
sono bilanci di energia per i sistemi aperti. La potenza è energia/tempo , come già chiarito. Questi sono miei brevi appunti[nota]molto vecchi, ero studente...come passa in fretta il tempo![/nota], se sei interessato li scarichi e li stampi, cosí leggi meglio :
@anonymous_f3d38a
questi princìpi, elaborati nella maniera opportuna, non stanno in piedi (o tra i piedi...) solo per il gusto di rompere le scatole agli studenti, e lasciano un po' spaesati finché non trovano applicazioni pratiche.
Cosi, giusto per "concretizzare", metto un esempio di calcolo della potenza di una pompa (con qualche semplificazione), dove puoi vedere l'applicazione dei concetti esposti, sia pure una maniera semplice:
Abbiamo accontentato in questo modo pure Gabrio, il quale fa delle osservazioni giusto per manifestare la sua presenza, e pensa che noi, prima di arrivare nel forum, non abbiamo mai concretizzato qualcosa.
questi princìpi, elaborati nella maniera opportuna, non stanno in piedi (o tra i piedi...) solo per il gusto di rompere le scatole agli studenti, e lasciano un po' spaesati finché non trovano applicazioni pratiche.
Cosi, giusto per "concretizzare", metto un esempio di calcolo della potenza di una pompa (con qualche semplificazione), dove puoi vedere l'applicazione dei concetti esposti, sia pure una maniera semplice:
Abbiamo accontentato in questo modo pure Gabrio, il quale fa delle osservazioni giusto per manifestare la sua presenza, e pensa che noi, prima di arrivare nel forum, non abbiamo mai concretizzato qualcosa.
Io farei un passo indietro. Leggendo la richiesta iniziale di @anonymous_f3d38a credo che il dubbio fosse il non riuscire a capire come il concetto di potenza, che a lui sembrava chiaro dal punto di vista elettrico, si applichi ad altri campi della fisica.
Ripeto allora quando già detto da Shackle, con qualche altra aggiunta.
La potenza in fisica è definita, in qualunque campo, come l'energia prodotta o assorbita diviso il tempo in cui è stata prodotta o assorbita.
Vediamo allora come questo si coniuga in alcuni ambiti diversi.
La potenza di una lampadina è l'energia elettrica assorbita dalla lampadina in un certo tempo divisa per quel tempo.
Quindi se la lampadina è da 8 watt significa che assorbe 8 joule di energia elettrica al secondo, quella energia elettrica assorbita è parte convertita in luce e parte in calore. Come osservazione bisogna dire che le lampadine moderne a LED ora convertono in luce la maggior parte dell'energia elettrica assorbita, le vecchie lampadine ad incandescenza invece dissipavano molta dell'energia elettrica in forma di calore.
Quando si dice che un motore ha 55 kW (circa 75 cavalli che è un altro modo di esprimere la potenza) significa che il motore produce 55000 joule al secondo, quella energia è quella massima disponibile all'albero motore in forma di coppia ad una data velocità: il prodotto della coppia per la velocità angolare all'albero motore è infatti una potenza e ha un massimo ad un certo valore della velocità dell'albero motore e ad una corrispondente coppia, questo dipende dal tipo di motore ovviamente. Quella potenza è usata per vincere la resistenza dell'aria principalmente, se l'auto va in piano a velocità costante, oppure per aumentare la propria velocità in un certo lasso di tempo.
Quando si dice che un condizionatore ha una potenza di 5kW vuol dire che assorbe 5000 joule al secondo di energia elettrica per funzionare, tale energia assorbita è quella necessaria principalmente per far funzionare il compressore che comprime il fluido frigorifero usato dal condizionatore. Il calore assorbito o prodotto (se pompa di calore) dal condizionatore di solito invece si esprime in BTU all'ora (il calore è sempre una forma di energia).
La massima potenza espressa da un ciclista è l'energia muscolare che è in grado di produrre il ciclista in un dato tempo, in analogia all'albero motore è in pratica il massimo prodotto tra la coppia che il ciclista applica ai pedali e la velocità angolare a cui fa girare i pedali. Tale energia è necessaria per far avanzare il ciclista e la bici vincendo la resistenza dell'aria al moto e (in caso di salita) la forza di gravità che si oppone al moto, come per l'auto se il ciclista accelera una quota di tale energia è usata anche per aumentare la velocità di bici e ciclista.
Nota che in alcuni casi quando si parla di potenza si intende la potenza utile disponibile per un certo compito (per l'auto è quella che esce dall'albero motore per esempio) in altri si intende quella assorbita (nella lampadina è l'energia elettrica assorbita).
Ripeto allora quando già detto da Shackle, con qualche altra aggiunta.
La potenza in fisica è definita, in qualunque campo, come l'energia prodotta o assorbita diviso il tempo in cui è stata prodotta o assorbita.
Vediamo allora come questo si coniuga in alcuni ambiti diversi.
La potenza di una lampadina è l'energia elettrica assorbita dalla lampadina in un certo tempo divisa per quel tempo.
Quindi se la lampadina è da 8 watt significa che assorbe 8 joule di energia elettrica al secondo, quella energia elettrica assorbita è parte convertita in luce e parte in calore. Come osservazione bisogna dire che le lampadine moderne a LED ora convertono in luce la maggior parte dell'energia elettrica assorbita, le vecchie lampadine ad incandescenza invece dissipavano molta dell'energia elettrica in forma di calore.
Quando si dice che un motore ha 55 kW (circa 75 cavalli che è un altro modo di esprimere la potenza) significa che il motore produce 55000 joule al secondo, quella energia è quella massima disponibile all'albero motore in forma di coppia ad una data velocità: il prodotto della coppia per la velocità angolare all'albero motore è infatti una potenza e ha un massimo ad un certo valore della velocità dell'albero motore e ad una corrispondente coppia, questo dipende dal tipo di motore ovviamente. Quella potenza è usata per vincere la resistenza dell'aria principalmente, se l'auto va in piano a velocità costante, oppure per aumentare la propria velocità in un certo lasso di tempo.
Quando si dice che un condizionatore ha una potenza di 5kW vuol dire che assorbe 5000 joule al secondo di energia elettrica per funzionare, tale energia assorbita è quella necessaria principalmente per far funzionare il compressore che comprime il fluido frigorifero usato dal condizionatore. Il calore assorbito o prodotto (se pompa di calore) dal condizionatore di solito invece si esprime in BTU all'ora (il calore è sempre una forma di energia).
La massima potenza espressa da un ciclista è l'energia muscolare che è in grado di produrre il ciclista in un dato tempo, in analogia all'albero motore è in pratica il massimo prodotto tra la coppia che il ciclista applica ai pedali e la velocità angolare a cui fa girare i pedali. Tale energia è necessaria per far avanzare il ciclista e la bici vincendo la resistenza dell'aria al moto e (in caso di salita) la forza di gravità che si oppone al moto, come per l'auto se il ciclista accelera una quota di tale energia è usata anche per aumentare la velocità di bici e ciclista.
Nota che in alcuni casi quando si parla di potenza si intende la potenza utile disponibile per un certo compito (per l'auto è quella che esce dall'albero motore per esempio) in altri si intende quella assorbita (nella lampadina è l'energia elettrica assorbita).
Rebecca Re su YouTube ha un bel video dove spiega come smaltire le calorie di un gelato pedalando su una bicicletta con un certo attrito, e calcola la potenza che deve sviluppare (ovviamente senza coppia e velocità angolare)
Si chiama Lavoro dell'atttrito
Si chiama Lavoro dell'atttrito
Non conosco quel filmato, faccio solo una precisazione. Le calorie, che (dico per training) è una diversa unità di misura per l'energia oltre i joule, che un ciclista smaltisce, NON coincidono con l'energia prodotta pedalando, con l'energia cioè che il ciclista produce attraverso i pedali.
Parte di quelle calorie (una gran parte) sono utilizzate per far funzionare tutta la macchina umana: cervello, cuore ecc, e di questa energia poi molta è dispersa in calore, è il cosiddetto metabolismo.
Parte di quelle calorie (una gran parte) sono utilizzate per far funzionare tutta la macchina umana: cervello, cuore ecc, e di questa energia poi molta è dispersa in calore, è il cosiddetto metabolismo.
"Shackle":
@anonymous_f3d38a
sono bilanci di energia per i sistemi aperti. La potenza è energia/tempo , come già chiarito. Questi sono miei brevi appunti[nota]molto vecchi, ero studente...come passa in fretta il tempo![/nota], se sei interessato li scarichi e li stampi, cosí leggi meglio :
Grazieeeee
"Faussone":
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Nota che in alcuni casi quando si parla di potenza si intende la potenza utile disponibile per un certo compito (per l'auto è quella che esce dall'albero motore per esempio) in altri si intende quella assorbita (nella lampadina è l'energia elettrica assorbita).
Super!!! Grazie mille
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