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Mechanischer Wirkungsgrad

Allgemeines:
Jeder kennt sich die Formel zur Berechnung der Arbeit, Arbeit ist gleich Kraft mal Weg oder W = F·s
 In diesen Überlegungen ist aber nicht berücksichtigt, wie viel Zeit benötigt wird, um diese Arbeit zu verrichten. Dazu verwendet man in der Physik die "mechanische Leistung", eine sehr Methode beispielsweise und die Leistungsfähigkeit einer Maschine zu berechnen. Definitionsgemäß ist die Leistung definiert als Quotient aus Arbeit und Zeit.

Wichtig ist, dass bei dieser Definition die Arbeit während der gesamten Zeit konstant ist. Ist die Arbeit nicht konstant, so kann man beispielsweise eine mittlere Leistung angeben, die mittlere Leistung ist der Quotient aus der Differenz zwischen Endwert der Arbeit - Anfangswert der Arbeit und der Differenz zwischen Endwert und Anfangswert der Zeit.

Der (mechanische) Wirkungsgrad:
Vor allem in der Technik ist aber interessant, wie viel "zugeführte" Leistung sich umwandeln lässt. Dies gibt man mit dem sog. Wirkungsgrad an, der Wirkungsgrad ist allgemein dabei allgemein definiert als das Verhältnis von abgegebener Leistung (bzw. Nutzleistung) zu zugeführter Leistung.

Der Wirkungsgrad wird hauptsächlich dazu verwendet, um die Effizienz von Energiewandlungen anzugeben, d.h. beispielsweise, wie viel Reibung bei einem Prozess entsteht oder Abwärme bei einer Lampe.
Der Wirkungsgrad hat einen Wert zwischen 0 und 1, wird aber auch manchmal in Prozent ausgedrückt, also zwischen 0 und 100 %. Der höchste Wert (1 bzw. 100 %) wird jedoch bei Maschinen nicht erreicht werden (Hauptsätze der Thermodynamik), weil bei allen Vorgängen Energie durch Wärme oder Reibung in thermische Energie umgewandelt wird.

Beispiele:
 

"Energiewandler"
Wirkungsgrad in %
Akkumulator bis zu 70
Brennstoffzelle bis zu 60
Dieselmotor bis zu 40
Kernkraftwerk bis zu 30
Glühlampe ca. 3
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