Účinnost

Účinnost přeměny energie

I když je energie při přeměně zachována, neznamená to, že se veškerá vstupní energie změní na užitečnou práci nebo energii. Ve skutečnosti je výstup užitečné energie vždy menší než vstupní energie, protože část energie se ztrácí (například ve formě tepla, tření nebo zvuku).

Definice účinnosti

Účinnost procesu přeměny energie definujeme jako poměr užitečné výstupní energie nebo práce ku celkové vstupní energii:

\[ \eta = \frac{\text{užitečný výstup energie nebo práce}}{\text{celkový vstup energie}} = \frac{W_{\text{out}}}{E_{\text{in}}} \]

Tabulka: Účinnost lidských činností a technických zařízení

Činnost / Zařízení	Účinnost (%)
Jízda na kole, lezení	20
Plavání (na hladině)	2
Plavání (pod vodou)	4
Rytí lopatou	3
Vzpírání	9
Parní stroj	17
Benzínový motor	30
Dieselový motor	35
Jaderná elektrárna	35
Uhelná elektrárna	42
Elektromotor	98
Úsporná (kompaktní zářivka) žárovka	20
Plynový topení (v domácnosti)	90
Solární článek	10

Note

Účinnost se uvádí v procentech, kde 100 % znamená, že veškerá vstupní energie byla přeměněna na užitečný výstup – což je ve skutečnosti velmi vzácné. Například elektromotor dosahuje vysoké účinnosti, zatímco lidské činnosti jako plavání nebo rytí mají účinnost velmi nízkou kvůli značným energetickým ztrátám.

Výkon

Výkon \(P\) je fyzikální veličina, která udává, jak rychle se vykonává práce nebo jak rychle se přenáší energie.

\[P = \frac{W}{t}\]

• \(P\) je výkon (např. ve wattech),

• \(W\) je vykonaná práce nebo přenesená energie (např. v joulech),

• \(t\) je čas, za který byla práce vykonána (v sekundách).

Název jednotky	Značka	Rovnost v SI jednotkách	Běžné použití
Watt	W	1 W = 1 J/s	Elektřina, světelné zdroje
Kilowatt	kW	1 kW = 1000 W	Výkon spotřebičů, motorů
Megawatt	MW	1 MW = 1 000 000 W	Elektrárny, průmyslové stroje
Koňská síla (metrická)	hp	1 hp ≈ 735.5 W	Automobily, motory
Kalorie za sekundu	cal/s	1 cal/s ≈ 4.184 W	Výživové a biologické aplikace
Erg za sekundu	erg/s	1 erg/s = 1×10⁻⁷ W	Fyzika (historicky)
BTU za hodinu	BTU/h	1 BTU/h ≈ 0.293 W	Topení, klimatizace (USA)

Příkon \(P_0\) je fyzikální veličina, která udává, kolik energie za jednotku času zařízení spotřebuje (bez ohledu na to, jak efektivně ji přemění na užitečnou práci).

Zatímco výkon udává množství užitečné energie (např. mechanické práce nebo tepla) za sekundu,
příkon udává, kolik celkové energie se příjme.

\[ \text{Účinnost} = \frac{\text{Výkon}}{\text{Příkon}} \quad \Rightarrow \quad P = \eta \cdot P_0 \]

Stejně jako výkon se i příkon měří v jednotkách watt (W).

Jednotka	Značka	Rovnost
watt	W	1 W = 1 J/s
kilowatt	kW	1 kW = 1000 W
megawatt	MW	1 MW = 10⁶ W

Shrnutí

• Příkon = energie, která se přijímá.

• Výkon = energie, která se využije k užitečné práci.

• Rozdíl mezi příkonem a výkonem určuje účinnost zařízení.