Sprawność

Sprawność, sprawność energetyczna – skalarna bezwymiarowa wielkość fizyczna określająca w jakim stopniu w danym procesie przekształcana jest energia jednego rodzaju w energię innego rodzaju; jest to parametr określający efektywność wykorzystania paliwa. Sprawność to stosunek ilości energii wychodzącej z procesu do ilości energii wchodzącej do procesu^[1].

Zobacz też: sprawność fizyczna w medycynie sportowej.

Energia wyjściowa jest zawsze mniejsza od energii wejściowej

W praktyce sprawność charakteryzuje urządzenia, które realizują proces przemiany jakiejś postaci energii. Tak określoną sprawność można wyznaczyć następująco:

${\displaystyle \eta ={\frac {E_{wy}}{E_{we}}},}$

gdzie:

${\displaystyle \eta }$ – sprawność,

${\displaystyle E_{wy}}$ – energia przetworzona w dżulach [J],

${\displaystyle E_{we}}$ – energia dostarczona [J].

Sprawność wyrażana jest w jednostkach względnych (tzn. bez tak zwanego miana) jako ułamek, często w zapisie procentowym (w procentach). Z zasady zachowania energii, której wyrazem w termodynamice jest pierwsza zasada termodynamiki, wynika, że sprawność nie może być większa od jedności, czyli od 100%. II zasada termodynamiki narzuca ograniczenie na maksymalną wartość sprawności procesów termodynamicznych^[a]. Ograniczenie to można przedstawić wzorem:

${\displaystyle \eta ={\frac {T_{1}-T_{2}}{T_{1}}},}$

gdzie ${\displaystyle T_{1}}$ to temperatura tzw. grzejnicy (źródła energii cieplnej), a ${\displaystyle T_{2}}$ temperatura tzw. chłodnicy. Grzejnica i chłodnica są niezbędnymi elementami każdego zamkniętego cyklu przemian energii cieplnej w energię mechaniczną (zob. cykl Carnota). Temperatury w tym wzorze muszą mieć wartość podaną w skali Kelwina, czyli w kelwinach.

Zobacz też

• silnik cieplny
• sprawność egzergetyczna

Uwagi

1. W roku 2014 opublikowano pracę teoretyczną, w której wykazano, że ograniczenie to w pewnych szczególnych warunkach nie jest spełnione dla kwantowego cyklu Otta^[2], co nie łamie jednak II zasady termodynamiki^[3].