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効率計算ツール

ステップ 1 / 3 効率
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効率は、機械に投入したエネルギーや仕事のうち、どれだけが実際に役立つものとして出てくるかを示します。有効な出力と全体の入力を入力してください。どちらも同じ単位で、ジュール、ワット、カロリー、あるいは行った仕事のいずれでも構いません。すると、この計算ツールが効率をパーセントで返し、あわせて摩擦・熱・音として失われる量も示します。100 % に達する機械は存在しないため、結果を見れば、投入したものがどれだけ実際の仕事をし、どれだけ無駄になっているかが一目でわかります。エンジン、モーター、滑車など、エネルギーを変換するあらゆる仕組みを簡単に比較できます。

このツールの使い方

  1. 1

    有効な出力を入力する

    役立つものとして出てくるエネルギーや仕事を、任意の単位で入力します。

  2. 2

    全体の入力を入力する

    供給した全体のエネルギーや仕事を、出力と同じ単位で入力します。

  3. 3

    効率を読み取る

    効率のパーセントと失われたエネルギーが即座に表示されます。

公式

効率（η、ギリシャ文字のイータ）は、有効な出力と全体の入力の比であり、パーセントで表されます。

η =（有効な出力 ÷ 全体の入力）× 100 %

ここで、

  • η = 効率。0 % から 100 % の間のパーセント。
  • 有効な出力 = 目的の仕事をこなすエネルギーや仕事。
  • 全体の入力 = システムに供給されたエネルギーや仕事。

出力と入力はどちらも同じ単位でなければなりません。ジュールにはジュール、ワットにはワット、カロリーにはカロリーです。単位が同じなので比は無次元となり、単位が打ち消し合って、きれいなパーセントだけが残ります。失われるエネルギー（摩擦・熱・音・抵抗による）は、単純に次のとおりです。

失われるエネルギー = 全体の入力 − 有効な出力

計算例

自動車のエンジンは、1000 ジュールの化学エネルギーを放出する燃料を燃やしますが、車輪で有効な運動になるのはわずか 250 J です。効率は次のようになります。

η =（250 J ÷ 1000 J）× 100 % = 25 %

失われるエネルギーは 1000 − 250 = 750 J で、その大半はラジエーターや排気を通じて熱として逃げます。25 % という結果はガソリンエンジンでは典型的で、燃料のエネルギーの大部分は路面に届きません。

早見表

有効な出力 全体の入力 効率 失われるエネルギー
80 100 80 % 20
250 1000 25 % 750
45 60 75 % 15
9 10 90 % 1
1 4 25 % 3

よくある間違い

  • 単位を混ぜる。 出力と入力は同じ単位を使わなければなりません。250 J の仕事と 1000 カロリーの燃料を、先に換算せずに比べると、意味のない答えになります。
  • 出力が入力を上回る。 効率が 100 % を超えることは決してありません。それは無からエネルギーを生み出すことになるからです。出力が入力より大きく見える場合は、いずれかの値のラベルを取り違えています。
  • 仕事率とエネルギー。 両方の値が同じ期間で測定した仕事率であれば、エネルギー（ジュール）の代わりに仕事率（ワット）を使えます。比はそのまま成り立ちます。
  • 損失を忘れる。 失われるエネルギー（入力 − 出力）は、現実の熱・摩擦・音です。効率が高いほど、投入したものの無駄が少ないという意味であり、機械がより多く生み出すという意味ではありません。

よくある質問

効率とは、システムに投入したエネルギーや仕事のうち、役立つものとして出てくる割合であり、パーセントで表されます。η =（有効な出力 ÷ 全体の入力）× 100 %。効率 90 % のモーターは、電気の入力の 90 % を運動に変え、10 % を熱として失います。

いいえ。有効な出力が全体の入力を上回ることは決してありません。それは無からエネルギーを生み出すことになり、熱力学の法則が禁じているからです。100 % を超える結果はすべて、出力と入力の値を入れ替えたか、異なる単位で測定したことを意味します。

ジュール、ワット、カロリー、キロワット時、仕事の単位など、好きな単位を使えます。ただし出力と入力が両方とも同じ単位であることが条件です。公式は比なので単位が打ち消し合い、答えは常にパーセントになります。

いいえ。入力した数値は結果の計算のためにサーバーに送信され、ステップを移動する際にページのリンクに含まれることがあります。保存や共有はされません。

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