Svar:
Jessica! Vi svarar alltid jättefort för vår verkningsgrad är hög :-)!

Verkningsgrad definieras som (nyttig energi)/(total tillförd energi). Maximala verkningsgraden är alltså 100%. För att vara energisnål vill man alltså att verkningsgraden skall vara så hög som möjligt, dvs så nära 100% som möjligt.

Begreppet illustreras av nedanstående generella bild. Där är E_in tillförd energi, E_out är nyttig energi (t.ex. mekaniskt arbete) och loss är förluster (ofta i form av kylvatten). Man kan naturligtvis dividera alla ovanstående energivärden med tiden och uttrycka verkningsgraden i effekt.

Ett kolkraftverk har en verkningsgrad på c:a 30%, medan ett vattenkraftverk har en verkningsgrad på c:a 90%. Anledningen är att kolkraftverket har en kretsprocess där man kyler bort en hel del energi, medan vattnets lägesenergi kan förvandlas till elektricitet (via mekanisk rörelseenergi) med mycket högre effektivitet.

I en bilmotor omvandlas värme till arbete. Enligt en mycket grundläggande princip i fysiken som kallas för termodynamikens andra huvudsats så kan inte värme omvandlas helt till arbete. Det finns en övre gräns för verkningsgraden, den så kallade Carnotverkningsgraden som beror av temperaturen i
motorn och omgivningens temperatur. Carnotprocessen är alltså den teoretiskt mest optimala kretsprocessen för att förvandla termisk energi (värme) till arbete.

Carnotverkningsgrad

Genom att betrakta en ideal värmemaskin, en så kallad carnotprocess, visade Carnot också att maskinens verkningsgrad enbart är beroende av de två temperaturer som maskinen arbetar mellan. Genom att han utgick från en ideal process kunde han säga att detta är den högsta teoretiska verkningsgrad en värmemaskin kan ha, denna har kommit att kallas carnotverkningsgrad.

Verkningsgraden för en carnotprocess (Carnot_cycle) h ges av

h = (T_H-T_C)/T_H

där T_H är den högre temperaturen och T_C den lägre, båda absoluta temperaturer i K. För en kretsprocess mellan 600 och 300 K blir den maximala verkningsgraden

h = (600-300)/600 = 0.5 = 50%.

Detta är alltså den teoretiskt maximala verkningsgraden. Till detta kommer andra effekter som minskar den verkliga verkningsgraden, t.ex. värmeläckage, friktionsförluster mm.

Kort om verkningsgrad på svenska: Verkningsgrad. Mer omfattande på engelska: Thermal_efficiency.
Wikipedia-artikeln Energy_conversion_efficiency innehåller exempel på verkningsgraden för olika apparater/processer.

/Peter E 2008-10-05