Výkon, příkon, účinnost

V praxi existuje celá řada činností, kterou již místo lidí mohou dělat stroje. Je to pro nás výhodnější i z toho důvodu, že stroj zvládne zadanou práci (většinou) dříve než člověk. Abychom mohli posoudit, jak rychle se práce koná, zavádí se fyzikální veličina výkon.

Průměrný výkon je podíl práce a doby , za kterou se daná práce vykonala: ; (watt).

Práci, kterou vykoná stroj pracující s výkonem za dobu t, lze psát ve tvaru . Z tohoto vztahu vyplývá, že jako jednotku práce je možné použít wattsekundu, přičemž platí: . S touto jednotkou a jejími násobky se setkáváme v praxi - např. v energetice při měření spotřeby elektrické energie se běžně používá kilowatthodina. Platí převodní vztah .

Faktura za spotřebovanou elektrickou energii se platí právě na základě spotřeby udávané v kilowatthodinách. Z fyzikálního hlediska je spotřeba energií, kterou elektrárna dodala do domácnosti (firmy, …).

Koná-li stroj práci nerovnoměrně, lze určit okamžitý výkon jako podíl práce vykonané za dobu a této doby: .

Tento vztah lze u pohybujících se těles (např. automobilů, …) upravit dále. Nechť se těleso pohybuje po přímce účinkem stálé síly , která má směr trajektorie tělesa. Za dobu urazí těleso dráhu , kde v je velikost okamžité rychlosti tělesa. Potom okamžitý výkon lze vyjádřit vztahem .

Rozdíl mezi okamžitým a průměrným výkonem je totožný jako rozdíl mezi okamžitou rychlostí a průměrnou rychlostí.

Při činnosti strojů se přeměňuje energie z jedné formy na jinou, nebo se energie přenáší z jednoho tělesa na druhé. Stroj pak koná práci odpovídající této přeměněné (resp. přenesené) energii. V praxi ale dochází k tomu, že část energie se mění na nevyužitelnou formu energie (např. vlivem tření se část mechanické energie mění na vnitřní energii, …).

Podíl této energie dodané stroji za dobu a této doby je příkon stroje: .

Pro porovnání výkonnosti různých strojů je dobré zavést další fyzikální veličinu - účinnost:

Podíl výkonu a příkonu je účinnost stroje: ; . Účinnost se běžně vyjadřuje v procentech.

Podle schématu na obr. 64 mohou nastat tyto případy:

1. - reálný stroj pracující se ztrátami

2. - ideální stroj pracující beze ztrát

3. - perpetum mobile I. druhu

Obr. 64

Perpetum mobile I. druhu je stroj, který by vykonal větší práci, než je energie jemu dodaná.

Tento stroj podle současného fyzikálního poznání světa neexistuje.