آخر تحديث: 2026-06-15

الكفاءة

تُجيب الكفاءة عن سؤال بسيط: من كل الطاقة التي تُغذِّي بها آلةً ما، كم منها يُنجز فعلاً الغرض الذي تريده؟ والباقي يُفقد — بسبب الاحتكاك والمقاومة الكهربائية ومقاومة الهواء والحرارة المهدرة. تحوِّل هذه الحاسبة الناتجَ المفيد والمُدخَل الكلي إلى نسبة مئوية للكفاءة ومقدار الطاقة المُهدَرة.

الصيغة الرياضية

الكفاءة هي نسبة الناتج المفيد إلى المُدخَل الكلي، وتُعبَّر عنها بالنسبة المئوية:

بما أنها نسبة طاقتين، فإن $\eta$ لا وحدات لها. أما الطاقة التي لا تخرج مفيدة فتُهدر وفق:

ولا يمكن أبداً أن يتجاوز الناتج المفيد المُدخَل — فذلك يعني خلق طاقة من العدم.

مثال محلول

يحترق الوقود في محرك بنزين فيُطلق $E_\text{in} = 1000\ \text{kJ}$ من الطاقة الكيميائية، ويُسلِّم $E_\text{out} = 600\ \text{kJ}$ من العمل المفيد عند العجلات:

فيما تتسرب الطاقة المتبقية

حرارةً عبر العادم والمبرِّد.

الطاقة أم القدرة — النسبة واحدة

يمكنك قسمة طاقتين أو قدرتين والحصول على الرقم نفسه، إذ إن قسمة الطرفين على الفترة الزمنية ذاتها لا يُغيِّر شيئاً. محرك يسحب $1000\ \text{W}$ كهربائياً ويُنتج $850\ \text{W}$ ميكانيكياً كفاءته $85\%$، تماماً كمقارنة طاقتيهما خلال ساعة كاملة.

لماذا لا يبلغ أي شيء 100%

يُسرِّب الاحتكاك والمقاومة الكهربائية ومقاومة الهواء والصوت الطاقةَ باستمرار، فتُعيد الآلة الحقيقية دائماً أقل مما تأخذ. ومحركات الحرارة تخضع لقيد أشد: فالقانون الثاني للديناميكا الحرارية يحدد لها سقفاً في الكفاءة يعتمد على درجتَي الحرارة اللتين تعمل بينهما. لذا فتحسين الكفاءة يعني قطع الفاقد — بتزليق أفضل وعزل أحكم وديناميكا هوائية أمثل — لا تجاوز قانون حفظ الطاقة.