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^{[uwaga 1]}. 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].

Przypisy

1. Sprawność. W: Aniela Topulos, Jolanta Iwańska, Elżbieta Tabaczkiewicz, Elżbieta Gontarz: Mały ilustrowany leksykon techniczny. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1982, s. 516. ISBN 83-204-0425-8.
2. J. Rossnagel, O. Abah, F. Schmidt-Kaler, K. Singer i inni. Nanoscale Heat Engine Beyond the Carnot Limit. „Phys. Rev. Lett.”. 112 (3), s. 030602, 2014. DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.030602.
3. Robert Alicki. Comment on „Nanoscale Heat Engine Beyond the Carnot Limit”. „arXiv (Quantum Physics)”, 2014.brak numeru strony

Kontrola autorytatywna (wartość niemianowana):

• LCCN: sh85082756
• GND: 4066387-5
• J9U: 987007558142405171

Encyklopedie internetowe:

• SNL: virkningsgrad
• DSDE: virkningsgrad