Коэффицие́нт поле́зного де́йствия, часто в сокращении КПД (в произношении на три слога: капэдэ́) — устойчивое сочетание, одна из важнеших утилитарных характеристик эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно греческим знаком η («эта»).
КПД является безразмерной величиной и для наглядности нередко выражается в процентах. Ещё чаще выражение применяется в переносном смысле как метафора эффективности чего-либо без привязки к расчётам.
Легко видеть, что к.п.д. человеческого механизма не остается величиной постоянной. Эта величина заметно изменяется как во времени, так и в пространстве. Дикарь <...> имеет этот к.п.д. больше, чем цивилизованный человек.
Хотя к.п.д. примитивного человека заметно выше, приходится считать его тело гораздо менее организованным механизмом, чем тело цивилизованного человека: последний производит своим трудом гораздо больше продукции.
У человека самый низкий КПД. Одно бритьё может свести с ума! Каждое утро по десять минут кривляешься перед зеркалом, а назавтра начинай все сначала. Бесконечный круговорот — магазины, приготовление еды, обед, мытье посуды, уборка — и опять думаешь, что купить.[3]
— Для аттестации надо выбирать другие критерии. Нет методики подсчёта КПД.
— Тем более когда КПД более ста процентов, — соглашается ним Воробьев.
— Я вот скажу, что у меня двести. И докажите, что сто пятьдесят.[4]
Ракетою, приспособленной к летанию в воздухе, называется такая, которая притягивает в раструб наружный атмосферный воздух. При смешивании его с газами получается меньшая скорость всей массы газов в ракете, но зато вся ускоряемая масса газа и воздуха и коэффициент полезного действия получаются больше, чем при обыкновенной ракете, для которой коэффициент полезного действия при скоростях полёта — до 400 метров в сек. — очень мал.[5]
Гиббсова статистическая механика может оказаться довольно адекватной моделью того, что происходит в живом теле; картина, подсказанная обычным тепловым двигателем, — заведомо нет. Тепловой коэффициент полезного действия мышц почти ничего не значит и, уж конечно, он не значит того, что он, казалось бы, должен значить.
в дальних космических полетах с использованием на борту «растительного звена» необходимо точно сбалансировать жизнедеятельность людей и растений, как это было сделано в сибирском тридцатисуточном опыте. Решая эту задачу, исследователи неизбежно сталкиваются и будут сталкиваться с двумя понятиями, двумя коэффициентами, которые в научной литературе обозначаются АК и ДК. Эти коэффициенты — своего рода КПД биологических процессов. ДК — дыхательный коэффициент, показывающий, какую часть вдыхаемого кислорода организм превращает в углекислый газ. АК — ассимиляционный коэффициент; он отражает продуктивность работы растений, разлагающих углекислый газ на кислород и углерод.[6]
— Борис Коновалов, «Хлорелла — космическая водоросль», 1968
Советская экономика обладает чрезвычайно малым коэффициентом полезного действия. <…> Поэтому советская экономика не может справиться со всем сразу. <…> силы всей советской экономики сосредотачиваются на войне, где вы не будете помогать. А всё, чего не хватает, что можно пристроить туда или что нужно для того, чтобы накормить народ, или сделать остальную промышленность, — всё берётся от вас. Так вы косвенно помогаете военной подготовке и полицейской крепости Советского Союза.
Советские ученые продолжают изучать свойства омагниченной воды. В Институте горного дела профессор В. Классен руководит работой по усовершенствованию флотации (обогащения) руд. На помощь приходят магниты. Используя омагниченную воду, удается повысить КПД флотации медных, свинцовых и фосфорных руд от двадцати до пятидесяти процентов. «Облагороженная» магнитом жидкость приобретает все большую известность.[7]
Легко видеть, что к.п.д. человеческого механизма не остается величиной постоянной. Эта величина заметно изменяется как во времени, так и в пространстве. Дикарь, который удовлетворяет свои потребности большей частью за счет того, что ему дарит природа, без больших трудовых усилий со своей стороны, ограничивая свои потребности лишь питанием, имеет этот к.п.д. больше, чем цивилизованный человек. В противоположность этому мускульная работа, проделываемая цивилизованным человеком, мала по сравнению с проделываемой дикарем; полезность же работы намного больше, так как его труд удовлетворяет гораздо больше различных потребностей и в гораздо большей степени, чем труд дикаря или промежуточных ступеней цивлизации.
...примитивный человек с его к.п.д. около 1/6, как машина менее совершенен, чем цивилизованный человек, который имеет к.п.д. только 1/10. Hо примитивный человек использует только дары природы, а человек цивили- зованный удовлетворяет почти все свои потребности с помощью своего труда и создает аккумуляцию солнечной энергии на земле, количество которой в десятки раз превосходит силу его мускулов.
Степень совершенства человеческого механизма определяется, как следствие, не только через его коэффициент полезного действия, но принципиально иным способом: его способностью совершать обратный цикл; т. е. обращать свой труд на аккумуляцию энергии, необходимой для удовлетворения его будущих потребностей.
Пока мускульная работа подаётся в машину человечества и аккумулирует новую энергию, необходимую для удовлетворения потребностей всего человечества, в количестве большем, чем сумма мускульного труда в такое число раз, во сколько знаменатель К.П.Д. больше числителя, — до тех пор сущдествование и работоспособность машины человечества гарантированы.
Всякий раз, когда производительность труда человека опускается ниже числа, обратного к.п.д., общество впадает в бедность, что может вызвать сокращение населения. Всякий раз, когда полезность труда превышает это число, наблюдается рост благосостояния, позволяющий населению увеличиваться.
Поскольку человек располагает некоторым количеством химической потенциальной энергии и механической энергии в виде питательных веществ и используемых им животных и механизмов, которые в сумме превосходят его мускульную работу во столько раз, во сколько знаменатель к.п.д. больше числителя, то существование человечества материально гарантировано; все человечество в целом представляет собою пример совершенной тепловой машины, определяемой так, как это сделано в работе Сади Карно.[8]
Мы жалеем ржавеющие бездействующие механизмы и машины. Но кто сосчитал КПД современного человека? Самую высокую и честную правду о физиках я воспринимаю как сказку. Потому что физиков, даже если все они чувствуют себя хозяевами департамента, — ничтожно мало. Я думаю о тех, кто всегда шел на удобрения, — вот где большинство, и КПД их ничтожен.[9]
Последний раз поесть и не заботиться больше о низменных интересах желудка! И вот тогда отдаться науке на всю жизнь. Заниматься только работой, только тем, чего, кроме тебя, не сумеет сделать ни один человек. Бессмысленные и тщетные мечты! У человека самый низкий КПД. Одно бритьё может свести с ума! Каждое утро по десять минут кривляешься перед зеркалом, а назавтра начинай все сначала. Бесконечный круговорот — магазины, приготовление еды, обед, мытье посуды, уборка — и опять думаешь, что купить. Меня угнетает не сам процесс домашней работы — все делаешь автоматически, — угнетают мысли о хозяйстве. <...>
Значит, мне сознательно смириться с тем, что мой КПД составит не больше двадцати процентов?[3]
Он был почти счастливый человек. Жил как хотел (почти). Писал что хотел (почти). Говорил — это уже без почти — что хотел. Сделал и написал очень много. КПД его, по нынешним литературным временам, очень велик.[10]
Кпд очень невелик в театральных вузах. Почему? Как выманить актерский талант? При помощи каких ухищрений? Педагог, как опытный охотник, караулит у норки ценного зверька. Долго. А выползает змея, и так бывает. Характер человеческий играет не последнюю роль в формировании актёрского таланта.[11]
…поскорее запустить в нашей лаборатории, где я работал инженером, новую, запатентованную нашей группой форсунку с тангенциальным входом топлива для форсажной камеры двигателя самолёта! Шутка ли, моя фамилия в Патентной библиотеке значилась среди изобретателей подающей надежды форсунки. Смысл её был в том, чтобы впрыскивать в камеру сгорания топливо в паровой фазе. Это увеличило бы коэффициент полезного действия такой камеры, снизило потребление топлива, и за самолётами исчез бы угарный след! Да за такие достижения нам полагалась бы Нобелевская вместе с Ленинской, но мы были «группой» засекреченной!
В конце шестидесятых годов прошлого века диссидентское движение началось с того, что Искандер тоже выступал в защиту гонимых людей. До какого-то времени. Потом, когда всех писателей-«подписантов» наказали, многие стали уклоняться. Какое-то время и я уклонялся, полагая так, что этим людям, которых сажают, я помочь никак не могу, а себе наврежу — это точно. И держал себя за глотку. Потом перестал и был произведён в звание диссидента. <…>
Но внутри него (он же был гордый кавказский человек) всё бушевало. <…>
Его выступления в защиту кого бы то ни было имели очень маленький КПД, и если бы их было даже намного больше, его основные заслуги оценивались бы не ими.
Проблема реактивного движения не была еще вполне изучена, коэффициент полезного действия известных тогда термопар был слишком еще низок.
Но могучий расцвет науки и техники в Советском Союзе за последние два десятилетия позволил добиться решения и проблемы термоэлектрического стратоплавания.
...коэффициент полезного действия фотоэлемента был ничтожно мал — миллионные или, в лучшем случае, тысячные доли процента падающей на фотоэлемент солнечной энергии. Вследствие этого практическое использование солнечной энергии при помощи фотоэлементов казалось тогда совершенно невозможным.
В мае тысяча девятьсот тридцать первого года академик Иоффе докладывал Всесоюзному совещанию по составлению плана электрификации, что имеются уже различные фотоэлементы, очень простые по конструкции, с коэффициентом использования солнечной энергии до двух процентов.
Уже тогда фотоэлемент площадью всего лишь в сорок девять квадратных сантиметров под действием солнечного света полной яркости давал электрический ток, способный приводить в действие небольшой электромотор.
Позднейшие опыты в лабораторных условиях с некоторыми фотохимическими реакциями открывали возможность использования солнечной энергии до восьмидесяти процентов. И здесь страстным пропагандистом выступил все тот же академик и физик Иоффе. Он уже тогда доказывал, что даже при современном ему знании фотоэлектрического процесса и при коэффициенте использования солнечной энергии только лишь в три процента раскрываются огромные перспективы. Он, например, пропагандировал идею покрытия крыш домов закисью меди — красной, очень дешевой.
— Ну что же, — сказал Фирмен, — в конце концов он оказался прав. Через два десятка лет советская наука и техника далеко уже перешагнула те пять процентов, которые составляли когда-то предмет мечтаний академика Иоффе.
Коэффициент использования солнечной энергии в фотоэлементах достиг уже десяти-двенадцати процентов. Наступила эра массового производственного использования солнечной энергии в основном по методу, предложенному академиком Иоффе и до сих пор всюду применяемому.
Все крыши жилых домов и производственных установок были переделаны в плоские фотоэлементы, способные автоматически поворачиваться вслед за движением солнца. Покрытые особой краской, они поглощали солнечный свет, перерабатывая его в электроэнергию. Электроэнергия стекала по проводам с крыш, обслуживая нужды зданий, находившихся под этими крышами, а избыток ее со всего города собирался в центральную аккумуляторную станцию, где накоплялся для ночного использования, для зарядки передвижных аккумуляторов, для снабжения электроэнергией аэротранспорта в пути и т. д.
Советская страна и ее промышленность получили возможность совершенно отказаться от хищнического сжигания каменного угля и нефти в топках котлов.
Фотоэлектрики нашего Центрального гелиоинститута в Ташкенте после долгих поисков добились пять лет назад такой комбинации нескольких меднозакисных фотоэлементов, которая довела коэффициент использования лучистой солнечной энергии до 25-30 %.
Чем больше леса, тем чаще прикоснутся дождичком к земле те постоянные двести миллиметров осадков, что в среднем мы получаем из океана в год. Но мы не учитываем также, сколько дополнительной влаги выкачивают корнями с глубины сами деревья, внушительные автоматические насосы с отличным коэффициентом полезного действия. Лес приближает море, и сам как море, и корабли туч ночуют у его зелёных причалов… но стучит топоришко, и воздушные транспорты влаги плывут транзитом через нашу страну, не задерживаясь на разрушенных полустанках.[2]
Мы обожали душещипательные романсы — на нас рушили скрипичные концерты. Мы рвались слушать бардов и менестрелей — нас травили ораториями. Если бы все эти титанические усилия по внедрению классической музыки имели бы КПД ну хотя бы как у паровоза, мы бы все сейчас были знатоками и ценителями. Ведь это же тысячи и тысячи часов классики по радио, тысячи и тысячи телепрограмм, миллионы пластинок! А что в результате?
Космос. Конечно же, ни одна из сторон-антагонистов не намеревалась превратить всю солнечную систему в военную сферу чудовищных размеров, они действовали поэтапно, реагируя на шаги противника. Когда дело дошло до конфронтации в Космосе, ничто уже не могло удержать её роста, а тем более ликвидировать её ради решительного заключения мира. <…>
Когда же гонка, достигая всё более высокого коэффициента полезного действия, вступает на путь микроминиатюризации, контроль при отсутствии доверия теряет эффективность. Заводы оружия, лаборатории и арсеналы можно тогда скрывать безупречно.
— Нет, мне кажется, это не реально, — говорит Цезарь. — Для аттестации надо выбирать другие критерии. Нет методики подсчета КПД.
— Тем более когда КПД более ста процентов, — соглашается ним Воробьев.
— Я вот скажу, что у меня двести. И докажите, что сто пятьдесят.
— Двести это не много. Я настаиваю, что у меня двести двадцать — двести сорок, не менее.
— Простите, вы о коэффициенте полезного действия? — встревает Капитонов, изумленный услышанным.
— Ну да, о КПД.
— КПД по определению не может быть более ста процентов.
— Почему?
— Как почему? Потому что КПД это процентное отношение полезной работы к затраченной. А полезная работа всегда меньше затраченной.
— В обычной физике — оно конечно, — отвечает Цезарь, пытаясь надколоть вилкой ускользающую маслину. — Но когда речь идет о физической магии… Вот возьмите такое понятие — чудо. Если бы наблюдатель владел методикой подсчета КПД наблюдаемого чуда, он бы не сомневался — КПД чуда больше ста процентов. Полезная работа существенно превышает затраченную.
— Сто пудов, — соглашается с ним Воробьев. — Затраченная, может быть, всего-то и есть работа по произнесению заклинания, по творению ворожбы, плюс подготовительные мероприятия. Помните Емелю? Ему ведь тоже надо было «по щучьему велению» произносить, тратить калории, и потом, не будем забывать, что на ловлю щуки он силы какие-то затрачивал. Так что затраченная работа это по-любому работа, даже в таких предельных ситуациях, но зато полезная ее существенно превышает.[4]
— Вы хотите сказать, для вычисления КПД чуда надо полезную работу разделить на ноль? — спрашивает Воробьев и разбивает скорлупу на остром конце яйца точным ударом ножа. — Вообще-то деление на ноль запрещено. Но если вместо нуля в знаменателе будете иметь в виду сколь угодно малую величину, стремящуюся к нулю, то и в результате вам надо ждать результата, стремящегося к бесконечности.
— КПД чуда — бесконечное число процентов?
— Ну, может быть, бессмысленно выражать бесконечность в процентах.
— А что касается волшебства, его КПД в процентах выражать, это, по-вашему, корректно? — спрашивает Цезарь, косясь на одноименный салат, который проносит мимо него Пожиратель Времени. Капитонов резко отводит взгляд от проходящего мимо соседа.[4]
Мне, например, уже тогда было обидно, что такой человек, как вы, распыляет себя в средней школе… месит грязь, рискует в гололед… Не только несправедливо, но и нерентабельно для общества! С гораздо более высоким КПД вас можно использовать… <...>
Прав ты, Боря, в том, что мой КПД, он и впрямь мог быть существенно выше…
↑ 12Леонов Л.М., «Русский лес». — М.: Советский писатель, 1970 г.
↑ 12А. Т. Гладилин, Прогноз на завтра: Повести, рассказы. ― М.: Издательство «Олимп» «Издательство АСТ», 2001 г.
↑ 123Сергей Носов. Фигурные скобки — М.: Лимбус-Пресс, Издательство К. Тублина, 2015 г.
↑Ф. А. Цандер. Перелёты на другие планеты. — М.: Техника и жизнь, № 1, 1924 г. —— С. 15—16.
↑Б. Коновалов. Хлорелла — космическая водоросль. — М.: «Химия и жизнь», № 8, 1968 г.
↑В.А.Мезенцев «Чудеса: Популярная энциклопедия». Том 2, книга 3. — Алма-Ата: Главная редакция Казахской советской энциклопедии, 1991 г.
↑Карно Никола Леонар Сади (1796—1832) — французский физик и инженер, сын Л. Карно; доказал (опираясь на модель теплорода) теорему о невозможности тепловой машины с к.п.д., равным единице; этот результат стал важнейшим шагом к открытию второго начала термодинамики и понятия энтропии
↑Дедков И. А. Дневник. 1953-1994 гг. Сост. Т. Ф. Дедковой. — М.: Прогресс-Плеяда, 2005 г.
↑'Б. А. Слуцкий. „О других и о себе“. — М.: «Вагриус», 2005 г.
Статья в Википедии
Медиафайлы на Викискладе
.jpg)
