Potência
A potência ([latex]P[/latex]) traduz a rapidez com que a energia é transferida ou transformada.
Corresponde à energia transformada por unidade de tempo:
[latex display=”true”]
P = \frac{\Delta E}{\Delta t}
[/latex]
onde:
- [latex]P[/latex] é a potência (W),
- [latex]\Delta E[/latex] é a energia transformada ou transferida (J),
- [latex]\Delta t[/latex] é o intervalo de tempo (tempo de funcionamento) (s)
Uma potência elevada significa que o processo ocorre mais rapidamente, não que envolva obrigatoriamente mais energia total.
A quantidade de energia total consumida depende sempre do tempo de funcionamento.
Rendimento
Nem toda a energia transferida num processo é aproveitada para a finalidade desejada.
A fração da energia total que é transformada em energia útil designa-se rendimento ([latex]\eta[/latex]):
[latex display=”true”]
\eta = \frac{E_{útil}}{E_{total}} = \frac{E_{aproveitada}}{E_{fornecida}}
[/latex]
ou, em percentagem:
[latex display=”true”]
\eta(%) = \frac{E_{útil}}{E_{total}} \times 100
[/latex]
Energia útil e energia desperdiçada
A energia útil é aquela que serve o objetivo principal do sistema, enquanto a energia desperdiçada é dissipada em formas não desejadas (geralmente como calor, som ou vibração).
Exemplos:
- Lâmpada incandescente
- Energia fornecida: energia elétrica
- Energia útil: energia luminosa
- Energia desperdiçada: energia térmica libertada pela resistência da lâmpada
[latex display=”true”]
\eta = \frac{E_{luz}}{E_{elétrica}} = 0{,}10 = 10%
[/latex]
Motor elétrico
- Energia fornecida: energia elétrica
- Energia útil: energia mecânica (movimento de um eixo)
- Energia desperdiçada: calor gerado por atrito interno e resistência dos fios
Exemplo:
[latex display=”true”]
\eta = \frac{E_{mecânica}}{E_{elétrica}} = 0{,}85 = 85%
[/latex]
Corpo humano
- Energia fornecida: energia química dos alimentos
- Energia útil: energia mecânica (movimento)
- Energia desperdiçada: calor libertado pelo metabolismo
O rendimento médio do corpo humano em esforço é inferior a 25%.
Automóvel com motor de combustão
- Energia fornecida: energia química do combustível
- Energia útil: energia cinética do movimento
- Energia desperdiçada: calor libertado pelos gases de escape e atrito interno
Um motor de combustão típica tem rendimento entre 20% e 30%.
Interpretação
Um rendimento de [latex]\eta = 1[/latex] (ou 100%) significaria que toda a energia fornecida é aproveitada — o que não acontece na prática, pois há sempre perdas de energia, principalmente sob a forma de calor.
A análise do rendimento permite comparar a eficiência de diferentes processos e escolher o sistema mais adequado ao objetivo pretendido.