Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad eines Systems, sei es eine Maschine, ein Motor oder ein mechanisches Bauteil, ist ein Maß dafür, wie effizient es funktioniert. Er beschreibt die Differenz zwischen der zugeführten Energie und der tatsächlich genutzten Energie, die von der Maschine abgegeben wird. Beispielsweise kann beim Verbrennungsmotor die Differenz zwischen der Energie, die im Treibstoff enthalten ist, und der tatsächlich für die Kraftabgabe genutzten Energie betrachtet werden. Ähnlich können bei einem Getriebe die Verluste durch Reibung als Teil des Wirkungsgrades betrachtet werden.

Der Wirkungsgrad wird in der Regel in Prozent angegeben. Ein Wirkungsgrad von über 100% ist in der Praxis nicht möglich und würde dem Energierhaltungsgesetz widersprechen. Dies liegt daran, dass bei allen mechanischen Vorgängen Energie in Form von Reibung oder Wärme in thermische Energie umgewandelt wird. Ein Wirkungsgrad von über 100% wird oft mit einem Perpetuum Mobile assoziiert, das jedoch trotz jahrhundertelanger Faszination von Tüftlern, Erfindern und Modellbauern bisher nicht erfunden oder gebaut wurde.

Die Wirkungsgrade verschiedener Motoren variieren erheblich. Ein moderner Dieselmotor hat beispielsweise einen Wirkungsgrad von etwa 50%, während ein Benzin betriebener Verbrennungsmotor maximal 37% erreicht. Ein Stirlingmotor kann im Optimalfall 66% der zugeführten Energie nutzen, während eine Dampfmaschine nur auf 44% kommt. Der Flammenfresser oder Vacuummotor, der im Modellbau beliebt ist, weist eine sehr geringe Effizienz auf, mit einem Wirkungsgrad von nur etwa 2%. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die angegebenen Werte oft den Optimalfall darstellen und im Modellbau häufig nicht erreicht werden können.