Sprawność - Polski Serwis Naukowy

Energia wyjściowa jest zawsze mniejsza od energii wejściowej

Sprawność – skalarna bezwymiarowa wielkość fizyczna określająca w jakim stopniu urządzenie, organizm lub proces przekształca energię występującą w jednej postaci w energię w innej postaci, stosunek wartości wielkości wydawanej przez układ do wartości tej samej wielkości dostarczanej do tego samego układu.

Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca pod względem ilościowym stan układu fizycznego (materii) (z punktu widzenia termodynamiki niektóre formy energii są funkcjami stanu i potencjałami termodynamicznymi), stan i wzajemne oddziaływania obiektów fizycznych (ciał, pól, cząstek, układów fizycznych), przemiany fizyczne i chemiczne oraz wszelkiego rodzaju procesy występujące w przyrodzie.

Wielkość skalarna – skalar – pojęcie używane w fizyce i oznacza wielkość fizyczną posiadającą charakter skalarny. Jest to wielkość, do której określenia wystarczy jedna liczba rzeczywista wraz z wymiarem wielkości fizycznej (mogą być też bezwymiarowe) - np. długość, pole, objętość, temperatura, gęstość, potencjał pola elektrostatycznego lub grawitacyjnego, praca. Skalar jest tensorem rzędu zerowego. Skalarami nie są np. wielkości wymagające określenia w układzie współrzędnych. Wielkościami skalarnymi są również wartości (długości) wektorów, np. szybkość jest wartością prędkości, często też podaje się wartość siły bez podania jej zwrotu i kierunku.

Tak określoną sprawność można wyznaczyć następująco: $\eta = {E_{wy} \over E_{we}}$

gdzie: η – sprawność, Ewy – energia przetworzona w dżulach (J), Ewe – energia dostarczona w 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 dodatkowe ograniczenie na maksymalną wartość sprawności.

Sprawność egzergetyczna - dla silnika cieplnego - stosunek sprawności rzeczywistego silnika pracującego pomiedzy temperaturami T1 i T2 do sprawności cyklu Carnota dla tych temperatur; dla ogniwa paliwowego - stosunek sprawności rzeczywistego ogniwa pracującego w temperaturze T1 do maksymalnej teoretycznej sprawności tego ogniwa wynikającej z jej ograniczenia przez drugą zasadę termodynamiki.

Sprawność energetyczna jest to parametr określający efektywność wykorzystania paliwa.

Porównanie dwóch historycznych obiegów pary-wody (typowe obiegi w elektrowniach zawodowych w latach 1900 i 2000)

Historyczny wzrost sprawności turbin

1900 – 60%

1920 – 68%

1940 – 77%

1960 – 83%

1980 – 88%

2000 – 92%

Zobacz też

silnik cieplny

sprawność egzergetyczna

Przypisy

Sprawność. W: Aniela Topulos, Jolanta Iwańska, Elżbieta Tabaczkiweicz, Elżbieta Gontarz: Mały ilustrowany leksykon techniczny. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1982, s. 516. ISBN 83-204-0425-8.
W nowoczesnych układach sprawność układów pomocniczych została znacznie zredukowana z powodu dostosowania bloku do wymogów ochrony środowiska oraz rozbudowanego układu pomp zasilających.