Энергия и работа

В Factorio реализовано множество аспектов реальной физики, где важной составляющей является корректное использование энергии.

Энергия и работа связаны напрямую. Пояснения смотрите на форуме.

Определения

• Энергию можно понимать, как накопленная работа. Она измеряется в джоулях (Дж).
• Работа — это результат преобразования одного вида энергии в другой. Она также измеряется в джоулях. (смотрите механическая работа в Wikipedia.)
• Мощность — скорость изменения работы или количество произведенной энергии за единицу времени. Она измеряется в ваттах (Вт). Один Вт эквивалентен одному джоулю деленному на одну секунду, т.е. джоуль в секунду.
• Эффективность — отношение полезной к затраченной энергии. Величина безразмерная и обычно выражается в процентах.
• Потери — разница между затраченной энергией и совершенной работой.

Если у вас есть потребитель мощности и он используется в течение некоторого времени для выполнения некоторой физической задачи, то это значит, что была совершена работа, на которую было затрачено определенное количество энергии.

Виды энергий

Энергия доступна в виде:

• Топливо. Энергия, которую может отдать единица топлива, называется теплотворностью. Каждое строение и транспортное средство, которое может быть заправлено топливом, потребляет его со скоростью равной потребляемой мощности. Например:
  • Машина мощностью 250 кВт, потребляет 250 кДж в секунду пока она ускоряется (или управляется на максимальной скорости).
  • Ядерный реактор потребляет урановые топливные элементы со скоростью 40 МВт. Как и для других устройств, эта константа определяет, как долго будет потребляться единица топлива.
  • Бойлер же потребляет энергию топлива со скоростью соответствующей потреблению пара (до какого-то максимума), который он производит.
• Электричество забираемое из электрической сети. В дополнение к активному потреблению энергии, устройства работающие на электричестве, обладают стоком или минимальным потреблением — потребляемой энергией в состоянии покоя при подключении к электрической сети. Например:
  • Сборочный автомат 1 обладает минимальным потреблением в 3 кВт, а активное потребление — 90 кВт. Т.о. сборочный автомат, в состоянии покоя потребляет 3 кВт, а во время производства — 93 кВт.
• Накопленная энергия в аккумуляторах, личных аккумуляторах, и роботах.

В неявном виде, энергия также представлена как:

• Потенциальная энергия в единице руды или нефти/воды на земле или на/в конвейере/трубе, в сравнению с такими же единицами под землей и в море.
• Кинетическая энергия роботов, транспортных средств и предметов, и даже самого игрока, когда он движется.
• Урон от оружия, транспортных средств и огня.
• Дополнительный порядок (т.е. уменьшенная энтропия) в произведенном предмете по сравнению с его компонентами.

Виды работы

Наблюдать совершение работы в Factorio можно несколькими способами. Чаще всего оно неявное и неизмеримое в джоулях. Например:

• Передвижение аватара игрока и обустройство территории, добыча руды, строительство и производство — все это совершение работы. В отличии от реальной жизни, это не требует какой-либо энергии (т.е. аватвру не нужно кушать); т.о. эффективность равна бесконечности. С другой стороны, кусаки и их улья, по видимому, абсорбируют загрязнение и используют эту энергию для передвижения, кусания, плевания и размножения.
• Конвейеры и помпы производят работу перемещая что-либо из одного места в другое. Турели совершают работу при наведении на цель и во время стрельбы. Нереалистично, но таково решение разработчиков, благодаря чему турели не требуют энергии, что делает их эффективность так же бесконечной.
• Турели (и снаряды) так же производят работу за счет конверсии химической энергии взрывчатого вещества патронов в кинетическую энергию полета пули, которая в последствии наносит урон. Лазерная турель преобразует электричество в урон напрямую. Огнемет и огнеметная турель преобразует химическую энергию нефти в урон.
• Транспортные средства (машины, танки и поезда) преобразуют химическую энергию топлива в кинетическую (т.е. движение). Когда они сталкиваются с чем либо, происходит преобразование кинетической энергии в урон (из-за чего они замедляются).
• Манипулятор и насос производят работу за счет перемещения предметов и жидкостей из одного места в другое. На это необходима энергия, либо в виде топлива (для твердотопливного манипулятора), либо в виде электричества.
• Твердотопливный бур и электрический бур преобразуют энергию (топливо или электричество соответственно) в потенциальную энергию извлечения руды из земли. Нефтяная вышка делает тоже самое с нефтью.
• Лаборатории совершают работу преобразуя научные пакеты и электричество в исследование.
• Машины, производящие предметы, преобразуют входную продукцию в выходную (|нефтеперерабатывающий завод, сборочный автомат и другие), совершая работу при сборке компонентов в более упорядоченную форму, продукт. Порядок является формой потенциальной энергии. Большинство устройств используют для этого электричество, за исключением каменной и стальной печи.

Типы энергий в игре, которые измеряются в Дж:

• Бойлеры преобразуют химическую. энергию топлива в тепло, которое передается воде для получения пара. Бойлер обладает 50% эффективностью, что означает потерю половины энергии топлива при получении пара.
• Ядерный реактор преобразует ядерную энергию уранового топливного элемента в тепло. Теплообменник передает тепло, подводимое к нему тепловыми трубами, воде, производя пар.
• Паровой двигатель и паровая турбина превращает энергию, запасенную в паре, в электричество.
• Солнечная панель преобразует солнечный свет в электричество ("солнечный свет" нерасходуемый ресурс, а значит эффективность солнечной панели бесконечна).

Потери и загрязнение: отличия от реальной физики

Процессы с высокой эффективностью (полезная работа на затраченную энергию) происходят с меньшими потерями. В реальной жизни, общая совершенная работа всегда равна затраченной энергии, однако количество полезной работы может быть (обычно так) меньше, но никак больше. Другими словами, эффективность процесса не может быть более 100%, чтобы означало бы совершение большей работы, чем было затрачено энергии. Это явление известно как закон сохранения энергии. Разница между полезной и всей затраченной работы это потери или энтропия, обычно в виде тепла; невозможность использования (всех) потерь для совершения работы известно как второй закон термодинамики.

Фактический объем совершаемой работы в большинстве процессов в игре неопределимо количественно, и тем не менее, в общем случае, их эффективность не равна 100%. Эта неэффективность представлена в виде загрязнения, которое производят почти все машины, когда они работают (а так же то, что происходит с физическим веществом топлива, когда оно потребляется). Исключением является электрическая сеть. В реальной жизни, электрические кабели, трансформаторы и др. гудят и нагреваются, но в Factorio электрическая сеть не производит загрязнения.

В Factorio, однако, некоторые вещи происходят с эффективностью более 100%: перемещение вещей конвейерами и помпами, вращение турелей и стрельба, перемещение игрока и строительство — все это происходит без затрат энергии.