Onderstaande tekst is niet 100% betrouwbaar

i irm firma iïa ?$. uitziek.

Kracht, arbeid, arbeidsvermogen en vermogen

Het is onbegrijpelijk, hoe deze begrippen steeds weer met elkander verward worden, ja, zelfs door personen, die onderwijs geven in vakken, waar een juist begrip ervan tot de Primaire eisen behoort. Ook in leerboeken vindt men een en ander soms geheel verkeerd gebruikt. Om een duidelijk begrip te krijgen, is nodig, dat wij inde eerste plaats Wéten, dat er stoffelijke en onstoffelijke dingen bestaan. De laatste zijn steeds aan de eerste soort verbonden of er in opgehoopt. Stoffelijke dingen zijn van één of andere stof, materiaal, gemaakt; zij hebben steeds gewicht, ook al zijn ze niet altijd zichtbaar, zoals lucht b.v.; 1 m.3 gewone lucht weegt pl.m. 1,3 k.g. De onstoffelijke zaken zijn noch zichtbaar, noch bezitten zij gewicht. Het best begrijpen we dit, wanneer We dit toelichten met een voorbeeld aan ons eigen lichaam voorhanden. Zo hebben onze hersenen gewicht, ■ zij zijn stoffelijk; maar het verstand, dat er in zetelt, is onstoffelijk en onzichtbaar. Evenzo met onze spieren; deze zijn stoffelijk: de kracht, die er inzit, is onstoffelijk. Op dezelfde wijze is arbeidsvermogen en vermogen onstoffelijk* gewichtsloos en onzichtbaar. Nu zijn er meer onstoffelijke dingen. Zoals haat, nijd, gerechtigheid enz. Een ieder weet, dat deze dingen bestaan/ zij zijn echter niet inde handel. Wij hebben er 'dus geen behoefte aan, daarvoor éénheden te bedenken, Waarnaar wijde waarde ervan zouden kunnen bepalen. Inde techniek echter wordt arbeidsvermogen (energie!) in verschillende vormen verkocht. Hiervan hebben wij dus maatéénheden no.dig. Daar energie gewichtsloos, onstoffelijk en onzichtbaar is, moet de waarde bepaald worden naar de uitwerking ervan. Beginnen we met de kracht. De éénheid van kracht is de kilogramkracht, kortweg k.g. Deze is dus juist zo kroot, als de kracht, waarmede de aarde een gewicht van 1 k.g. aantrekt. De aantrekkingskracht der aarde, zwaartekracht geheten, die het gewicht van lichamen veroorzaakt, is. zoals bekend, steeds loodrecht naar beneden gericht. Er zijn nog veel meer krachten, zoals een trekkracht ineen staaf, een spanning ineen touw, een drukkracht vaneen pers, wrijvingskracht, gasdruk, stoomdruk e.y.a. De grootte ervan wordt steeds in k.g. uitgedrukt en men spreekt dus vaneen kracht van 5 k.g. 100 k.g. of 3000 k.g. enz. Zéér grote krachten drukt men wel eens in tonen uit; zo kent men smeedpersen au 1000 ton en meer drukvermogen. 1 ton iooo k.g. Runneer wordt er nu arbeid verricht? Neem eens aan, dat een opperman een tas stenen op zijn schouder haar maar stil blijft staan, dus de tenen niet naar boven brengt. Verleht die man dan arbeid? Neen; hij °efent alleen een kracht uit! voor 'h’beidsverrichting is nodig, dat een weerstand over zekere afstand wordt °verwonnen. rbeid = Kracht X weg. A = k.g. x m. of kortweg k.g.m. V°°rbeeld 1. opperman brengt 25 k.g. stenen °h een 3m. hoge steiger. De verrichte jhheid is: V* >< 3 = 75 k.g.m. , ;s de man zelf 75 k.g. weegt, brengt dus telkens 100 k.g. naar eh is slechts 25 pet. van' zijn arbeid huttig.

Voorbeeld 2. Enige arbeiders trekken een heiblok van 200 k.g., 3m. hoog en verrichten daarbij een nuttige arbeid van 200 x 3 = 600 k.g.m. Voorbeeld 3. Ik span een spiraalveer met een gemiddelde kracht van 10 k.g. en rek haar 5 c.m. ver uit. 5 c.m. = 0,05 m. De verrichte arbeid is: 10 x 0,05 = 0,5 k.g.m. Voorbeeld 4. , Een locomotief oefent een trekkracht uit van 1000 k.g. Na 10 m. te hebben af gelegd is de verrichte arbeid: 1000 x 10 = 10.000 k.g.m. Voorbeeld 5. Een anker vaneen dynamo heeft een middellijn van 32 c.m.; het wordt met een omtrekskracht van 20 k.g. rondgedraaid. Na één omwenteling is de af gelegde weg gelijk aan de om trek van het anker n.l. 22/7 x 32 = bijna 100 c.m. = 1 m. De verrichte arbeid is dan 20 x 1=2 O k.g.m. Voorbeeld 6: Een pomp brengt 5 m.3 water (5000 k.g.) op een hoogte van 15 m. De door de pomp verrichte arbeid is; 5000 X 15 = 75.000 k.g.m. Uit dit alles zien we, dat we arbeid steeds uitdrukken in k.g.m. De éénheid is dus één kilogrammeter (k.g.m.). Inde techniek is ook in gebruik de paardekrachtuur (p.k.h.; h. = hour = uur). We zullen later zien, dat deze gelijk is aan 270.000 k. Voor wij nu verder gaan, moeten we ons van het volgende bewust zijn. Wij kunnen uit ons zelf geen arbeid verrichten. Wel hebben wij als allé levende wezens enige voorraad, zodat wij het een paar dagen kunnen uithouden, maar wanneer wij geen voedsel tot ons nemen, dus de voorraad aanvullen, zullen we moeten ophouden met arbeiden. Wij zijn dus eigenlijk niet anders, dan machines, die de energie, opgehoopt in het voedsel, omzetten in geestelijke en lichamelijke arbeid. Zodra de stoomafsluiter bij een stoommachine, of de benzinekraan bij een motor wordt dichtgedraaid, beginnen zij langzamer te lopen, om weldra te stoppen. Wanneer wij het heelal als een grote afgesloten ruimte beschouwen, is het zonder meer duidelijk, dat daaruit niets kan verdwijnen of aan worden toegevoégd. De energie, die zich in het heelal bevindt, komt wel in verschillende vormen voor, en kan ook wel van de éne vorm inde andere worden omgezet, maar kan niet méér en ook niet minder worden. Wij zullen later zien dat er, door het gebruik ervan toch wel iets aan waarde wordt ingeboet. De vier, voor ons voornaamste, vormen van arbeidsvermogen zijn: l. Arbeidsvermogen van plaats (A. v. P.). Het heiblok uit voorbeeld 2, bezit A.v.P. en wel evenveel als er arbeid nodig was om het op te hijsen. In het blok zit A.v.P. opgehoopt, het is in staat om vallende arbeid te verrichten, n.l. een paal inde grond te heien. Ook zou men er een ander blok, met behulp vaneen katrol b.v., mee omhoog kunnen hijsen. Ook de veer uit voorbeeld 3 bezit A.v.P.; weer evenveel als er nodig was om haar uitte rekken n.l. 0.5 k.g.m. Het opgepompte water uit voorbeeld 6 bezit 75.000 k.g.m. A.v.P. 2. Arbeidsvermogen van beweging (A.v.8.). Alle bewegende lichamen bezitten A.v.8.; een draaiend wiel, een rijdende trein, stromend water, bezitten A.v.B Een heiblok van 200 k.g. op 3m. hoogte bezit 600 k.g.m.

A.v.P. Valt het, dan is, beneden aangekomen, het A.v.P. verdwenen en veranderd in 600 k.g.m. A.v.B. 3. Electrische energie. Deze wordt' opgewekt door dynamo’s en zit opgehoopt in electr. accumulatoren. De éénheid van hoeveelheid electrische. energie is de kilowattuur (k.w.h.). De arbeid in voorbeeld 5 verricht, wordt in electr. energie veranderd. 4. Warmte, opgehoopt in brandstoffen. De éénheid van warmtehoeveelheid is de kllogramcalorie (kcal.). Zo’n kcal. is zoveel warmte als nodig is om 1 k.g. water 1° C. te verhitten. Stoommachines, gas- en vloeistofmotoren zetten warmte om in arbeid. Let wel; een stoommachine loopt niet van stoom, een motor niet van benzine, maarde energievorm „warmte” wordt daar omgezet in arbeid. Wanneer nu een dieselmotor warmte, die in kcal. wordt-gemeten, omzet in arbeid, die wij in k.g.m. uitdrukken,, hoe kunnen wij dan nagaan in hoeverre die motor aan zijn doel heeft beantwoord? Is alle, met de brandstof toegevoerde, warmte in arbeid omgezet of slechts een deel, en welk deel? En als de electromotor van de hem toegevoerde electrische energie een deel in arbeid verandert, welk deel dan? Of als de winkelier in electrische artikelen ons vertelt, dat een straalkachel per uur 1 k.w.h. gebruikt, hoeveel warmte (kcal.) krijgen wij dan? Door proeven is bepaald, dat 1 kcal. overéénkomt met 427 k.g.m. arbeid. Voorbeeld: 1 k.g. benzine bevat pl.m. 10.000 kcal. Zouden deze alle in arbeid worden omgezet, dan ontstonden dus 10.000 x 427 = 4.270.000 k.g.m. arbeid en zouden we daarmede een gewicht van 10.000 k.g., 427 m. hoog kunnen opheffen. We weten al, dat 1 p.k.h. = 270.000 k.g.m.; in kcal. uitgedrukt is dit dus gelijkwaardig met 270.000 : 427 = —— 632 kcal. Wanneer we nu nog weten, dat 1' k.w.h. = 367.200 k.g.m., dan is 1 k.w.h. ook gelijk aan 367.200 ; 427 = 860 kcal. Nu zijn we klaar en kunnen verschillende berekeningen maken. Voorbeeld I. Een motor gebruikt per p.k.h. (dit is 632 cal. aan arbeid!) k 1. benzine; als in 1 1. 7500 kcal. zitten, voor hoeveel percent heeft de motor dan aan zijn doel beantwoord? De motor gaf aan arbeid 632 kcal. Hij verbruikte % x 7500 = 2500 kcal. De nuttigheid = 632 : 2500 = 0,253 of 25,3 pet. De motor had ten doel warmte in arbeid om te zetten, dit is slechts zéér onvolledig geschied, n.l. slechts i deel der warmte werd arbeid. Op dezelfde wijze kunnen we dit voor stoomzuigermachines (max. 16 pet.), voor stoomturbines (max. 23 pet.) en voor dieselmotoren berekenen (max. 39 pet.). Voorbeeld 11. Hoeveel kosten 100.000 kcal. warmte? a. als we cokes stoken: 1 h.l. a 40 k.g. kost ƒ1.—; 1 k.g. cokes bevat 6000 kcal.; b. als we anthraciet stoken: 1 h.l. è, 45 k.g. kost ƒ2.50; 1 kg. bevat 8000 kcal.; c. als we petroleum stoken: 1 1. kostte pl.m. 8 ct. 1 L bevat pl.m. 8500 kcal.; d. als we gas stoken: 1 m.3 kost, vastrecht inbegrepen pl.m. 7 ct. en bevat 4500 kcal.; e. als we electrisch verwarmen. 1 k.w.h. kost, vast recht inbegrepen, pl.m. 10 cent. Oplossing: a. We moeten 100.000 ; 6000 = ■— 17 k.g. cokes verstoken. Deze kosten 17 x 1/40 = ƒ0.425. b. Er zijn 100.000 ; 8000 = 12,5 k.g. anthraciet nodig. Deze kosten 12,5 x 2,5/45= —ƒ0.70.

c. We hebben 100.000 :'B5OO = 11,8 liter petroleum nodig. Deze kosten 11,8 X 0.08 – f 0.95, d. We zullen 100.000 : 4500 = 22,2 m.3 gas moeten verbranden. Deze kosten 22,2-x 0,07 = ƒ 1.55. e. Electrisch gebruiken we 100.000: 860 = 116 k.w.h. Deze kosten 116 X ƒ 0.10 = ƒ 11.60. Hotels e.d. waar zeer veel wordt verbruikt zullen meerde vastrechtprijs benaderen; a 5 ct. de k.w.h. werd het dan; ƒ5.80. Hier is geen rekening gehouden met stookverliezen, uitstraling enz. Opmerking: ■ Grote industrieën betrekken electrische energie voor beduidend lagere prijs. Nu nog vermogen. Vermogen wordt uitgedrukt in paardekrachten en electrisch in electrisch in kilowatts. De naam paardekracht is totaal misleidend; hij heeft niets met een paard te maken (de trekkracht vaneen paard is 75 k.g.) en het is helemaal geen kracht; het is vermogen, wat'heel iets anders is. Een machine bezit het vèrmogen van één p.k., als zij in staat is om van de haar toegevoerde energie per seconde 75 k.g.m. arbeid te kunnen afleveren, dus omzetten. Let wel: „te kunnen”. Vermogen is dus een kunnen, behoeft dus geen „doen” te zijn. Wanneer eenmaal een motor af geremd is op 1 pk. vermogen, dan kan die motor voor onbepaalde tijd Ineen magazijn worden opgeborgen; het is en Blijft een motor van één pk We merken op, dat vermogen uit twee grootheden bestaat, n.l. de hoeveelheid te verrichten arbeid en de tijd, waarin die arbeid moet verricht worden; dus een bepaalde arbeid ineen bepaalde tijd. Om een zekere hoeveelheid te kunnen leveren moet de machine een bepaalde grootte bezitten; Ineen grote motorcilinder kan meer brandstof in ééns verbranden, dan in een kleine motorcilinder; de grote kan dus meerarbeid af leveren; maar als de kleine veel sneller loopt, kan deze toch per seconde evenveel leveren als de grote. We zeggen nu anders: Om een vermogen van 1 pk. te bezitten, moet een machine 20 groot zijn gebouwd en zo snel lopen, dat zij van de haar tpegevoerde energie (warmte, electriciteit) per sec. 75 kgm. arbeid kan leveren. De pomp uit voorbeeld 5 verrichtte 75000 kgm. arbeid. Dat kunnen we met een kleine pomp doen en hebben dan lange tijd nodig; met een grote gaat het sneller. Willen wij het in 10 min. of 600 sec. gedaan hebben, dan moet per sec. 75.000 ; 600 =. 125 kgm arbeid worden verricht. 'Afgezien van verliezen zou de te bestellen motor een vermogen van 125:75 = 1.66 pk. moeten bezitten. Als we nu nog weten dat 1 pk, •== 0.736 kw., dan kunnen we zo’n vermogen ook in kw. berekenen. Nog op een ander terrein komt dit te pas. Wanneer een electr. leiding ingericht is, om max. 6 ampère stroom door te laten, bij een spanning van b.v. 220 volt, dan is het max. beschikbare vermogen 6 x 220 = 1320 watt of 1.32 kw. Per uur zou het verbruikstoestel dus max. 1.32 kwh kunnen verbruiken. Een groter ströomsterkte zou de stop doen doörsmelten. Nu nog iets over het „verbruik” van energie. We zeiden; zó en zóveel energie zit er in het helal, en deze hoeveelheid kan niet verminderen. Nu is echter geen omzetting van de éne inde andere vorm mogelijk óf er moet een „valmogelljkheid” aanwezig zijn. Een heiblok kan niét vallen, of er moet eerst eén hoogte aanwezig zijn, waarvan het valt. Electriciteit zal niet stromen, dus de motor niet lopen, de lamp niet branden, als er geen spanningsverschil is tussen de uiteinden van de leiding. Warmte zal niet stromen, en kan dus niet in arbeid worden omgezet, als er geen temperatuursverschil aanwezig is. Door de verbranding ineen motor wordt de warmte eerst op een hoog peil, een hoge temperatuur gebracht. De uitlaatgassen zijn kouder; er is

Sluiten