- КПД измеряет эффективность преобразования энергии
- Вычисляется как отношение полезной работы к затраченной энергии
- Первый закон термодинамики запрещает КПД выше 100%
- Второй закон термодинамики устанавливает пределы для тепловых машин
| Процесс/Устройство | Теоретический максимум КПД |
| Идеальная тепловая машина Карно | Зависит от температур, всегда меньше 100% |
| Электродвигатели | До 98% в лучших промышленных образцах |
| Сверхпроводящие системы | Практически 100% при нулевом сопротивлении |
- Сверхпроводимость при критической температуре
- Идеальные трансформаторы в теории
- Электростатические системы без потерь
- Идеальные рычаги и блоки без трения
- Гравитационные системы в вакууме
- Квантовые системы при нулевой температуре
| Причина | Описание |
| Тепловые потери | Неизбежное рассеивание энергии в тепло |
| Трение | Сопротивление в механических системах |
| Электрическое сопротивление | Потери в проводниках (кроме сверхпроводников) |
| Энтропия | Фундаментальное ограничение второго закона термодинамики |
- Сверхпроводящие магниты (до 99,999%)
- Электрические трансформаторы (до 99,7%)
- Тепловые насосы в идеальных условиях
- Лазеры с квантовой эффективностью
| Технология | Практический КПД |
| Солнечные батареи | 15-47% в зависимости от типа |
| Двигатель внутреннего сгорания | 20-40% |
| LED-лампы | До 90% |
- Сверхпроводники при комнатной температуре
- Квантовые тепловые машины
- Фотонные преобразователи энергии
- Термоэлектрические материалы с высокой эффективностью
Хотя КПД 100% остается теоретическим пределом, современные технологии постоянно приближаются к этому показателю в отдельных узкоспециализированных системах. Понимание физических ограничений эффективности помогает инженерам разрабатывать все более совершенные устройства, минимизируя энергетические потери в реальных условиях.
