Djelotvornost

Žarulja sa žarnom niti u svjetlost pretvara samo oko 5% dovedene električne energije, dok ostatak odlazi u okolinu kao toplinska energija.

Djelotvornost, iskoristivost, učinkovitost ili korisnost (oznaka η) je fizikalna veličina koja opisuje energijsko djelovanje nekog sustava. Omjer je izlazne energije, snage ili rada i istovrsne ulazne veličine nekoga procesa, uređaja, stroja, postrojenja ili drugo. Primjerice, djelotvornost nekoga toplinskoga stroja omjer je dobivenoga rada dW i uložene topline dQ, to jest:

[math]\displaystyle{ \eta = \frac{dW}{dQ} }[/math]

Mjerna je jedinica djelotvornosti broj jedan, a često se izražava u postotcima. Tako se na primjer kod žarulje sa žarnom niti u svjetlost pretvara samo oko 5% dovedene električne energije, dok ostatak odlazi u okolinu kao toplinska energija (stupanj iskorištenja raznih izvora svjetlosti). U toplinskim strojevima djelotvornost ovisi o najnižoj T₂ i najvišoj temperaturi T₁ i o vrsti procesa, a najveća je za idealni Carnotov kružni proces:

[math]\displaystyle{ \eta = 1 - \frac{T_2}{T_1} }[/math]

Djelotvornost nekih energetskih pretvornika

Pretvornik	Ulazna energija	Izlazna energija	Djelotvornost (%)
Nuklearna elektrana	Nuklearna energija	Električna energija	33
Fotonaponska ploča	Sunčeva energija	Električna energija	5 do 22 (40)
Termoelektrana na ugljen	Kemijska energija	Električna energija	25 do 45
Hidroelektrana	Mehanička energija	Električna energija	80 do 90
Vjetroelektrana	Mehanička energija	Električna energija	do 85
Gorivi članak	Kemijska energija	Električna energija	20 do 70
Parni stroj	Kemijska energija	Mehanička energija	3 do 44
Dieselov motor	Kemijska energija	Mehanička energija	15 do 55
Ottov motor	Kemijska energija	Mehanička energija	10 do 37
Elektromotor	Električna energija	Mehanička energija	20 do 99,5
Električni generator	Mehanička energija	Električna energija	95 do 99,5
Električna žarulja	Električna energija	Svjetlost	3 do 5
Svjetleća dioda ili LED	Električna energija	Svjetlost	5 do 25
Zvučnik	Električna energija	Akustička energija	0,2 do 2
Plinsko kuhalo	Kemijska energija	Toplinska energija	80 do 90
Kućna peć na ugljen	Kemijska energija	Toplinska energija	30 do 50
Otvoreni kamin	Kemijska energija	Toplinska energija	10 do 30

Stupanj djelovanja

Podrobniji članak o temi: Stupanj iskorištenja

Stupanj djelovanja (oznaka η) je fizikalna veličina koja opisuje djelotvornost stroja ili postrojenja, omjer izlazne snage P_iz i ulazne snage P_ul, to jest:

[math]\displaystyle{ \eta = \frac{\text{izlazna snaga}}{\text{ulazna snaga}} = \frac{P_{iz}}{P_{ul}} }[/math]

Već prema području primjene, stupanj djelovanja može se nazvati efektivni stupanj djelovanja (kada opisuje mogućnosti motora da primljenu energiju goriva pretvori u mehanički rad), mehanički stupanj djelovanja (kada opisuje mehaničke gubitke u motoru), hidraulički stupanj djelovanja turbine (kada opisuje gubitke koji nastaju zbog trenja i promjene brzine vode) i drugo.

Kod višestrukih procesa, ukupan stupanj djelovanja umnožak je pojedinih stupnjeva djelovanja, primjerice stupanj djelovanja η motora s unutarnjim izgaranjem umnožak je termičkoga stupnja djelovanja (iskoristivosti) goriva η_t i mehaničkoga stupnja djelovanja η_m (gubitci zbog trenja, otpora i slično):

[math]\displaystyle{ \eta = \eta_t \cdot \eta_m }[/math]