سوال ۶۹ · فیزیک
کنکور تجربی ۱۴۰۵ · سوال ۶۹ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۱ · فصل ۳: کار، انرژی و توان
بازده یک نیروگاه تولید برق ۲۵ درصد است و بازده خطوط انتقال برق تولیدشده ۶۰ درصد است. بازده کل این سیستم تولید و انتقال چند درصد است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۴ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
۱. طبق تعریف کتاب، بازده برابر نسبت انرژی مفید خروجی به انرژی ورودی است (فیزیک ۱، صفحهٔ ۷۴–۷۵):
در این رابطه، بازده را بهصورت کسری مینویسیم؛ بنابراین بازده نیروگاه و بازده خطوط انتقال است.
۲. انرژی ورودی نیروگاه را ، انرژی برق تولیدشده را و انرژی رسیده به مصرفکننده را مینامیم. چون خروجی نیروگاه همان ورودی خطوط انتقال است، داریم:
۳. بازده کل، نسبت انرژی خروجی نهایی به انرژی ورودی اولیه است:
پس بازده کل برحسب درصد برابر است با:
بنابراین در سامانههای پیاپی، بازدههای کسری در هم ضرب میشوند.
پاسخ: گزینهٔ ۴
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: این عدد از میانگینگیری بازدهها، یعنی ، به دست میآید. اما دو مرحله پشتسرهماند و بازده کل از ضرب بازدههای کسری به دست میآید، نه میانگین آنها.
- گزینهٔ ۲: ممکن است با کمکردن دو درصد، یعنی ، به این گزینه برسید. تفاضل بازدهها معنای بازده کل را ندارد؛ باید سهم انرژی باقیمانده پس از هر دو مرحله را حساب کرد.
- گزینهٔ ۳: این گزینه میتواند حاصل محاسبهٔ نادرست اتلاف خطوط انتقال باشد. خطوط، از انرژی خروجی نیروگاه را تلف میکنند، نه درصدی دلخواه از انرژی اولیه؛ بنابراین اتلاف این مرحله نسبت به انرژی اولیه برابر است.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- تعریف بازده را در بخش «توان» به یاد بیاورید: بازده نسبت انرژی مفید خروجی به انرژی ورودی است.
- نیروگاه و خطوط انتقال دو مرحلهٔ پیاپیاند؛ انرژی خروجی نیروگاه، ورودی خطوط انتقال است. پس نمیتوان بازدهها را جمع کرد یا میانگین گرفت.
- اگر انرژی اولیه را بگیرید، خروجی نیروگاه میشود. اکنون حساب کنید چه مقدار از این انرژی با بازده به مصرفکننده میرسد.