In der Physik wird Effizienz als dimensionslose Größe definiert, die die Effizienz einer physikalischen oder chemischen Transformation charakterisiert. In der Physik charakterisiert die Größe im Allgemeinen die Umwandlung von einer Energieform in eine andere.
Für ein System, das eine Energieumwandlung durchführt (Transformator, Motor, Wärmepumpe), wird der Wirkungsgrad von einigen Autoren als das Verhältnis zwischen der am Ausgang gesammelten Energie und der am Eingang gelieferten Energie definiert, was dann die thermodynamischen Begriffe verwirrt Wirkungsgrad und thermodynamischer Wirkungsgrad.
Wir können auch den effektiv gemessenen „effektiven“ (oder „industriellen“) Wirkungsgrad von dem aus Theorie und Berechnung resultierenden „thermodynamischen“ Wirkungsgrad unterscheiden. Der theoretische maximale Wirkungsgrad einer Ditherm-Maschine, die gemäß dem Carnot-Zyklus arbeitet, wird als Carnot-Wirkungsgrad bezeichnet.
Diese Definition wird normalerweise für dithermale oder elektromotorische Systeme verwendet, da ihr maximaler theoretischer thermodynamischer Wirkungsgrad weniger als eins beträgt. Es wird jedoch nicht empfohlen, den Begriff Wirkungsgrad für Maschinen zu verwenden, deren theoretischer maximaler thermodynamischer Wirkungsgrad größer als eins ist, z. B. Maschinen mit einem Zyklus, der Umgebungswärme empfängt, wie z. B. eine Wärmepumpe oder eine Maschine, die andere Umgebungsenergie absorbiert. natürlich und frei, wie ein Solarthermie- oder Photovoltaikmodul oder eine Windkraftanlage.
Diese Definition hat daher einen begrenzten Geltungsbereich, weshalb die folgende Definition allgemeiner ist.
Um die Mehrdeutigkeit des Wortschatzes zwischen Ertrag und thermodynamischer Effizienz zu vermeiden und eine Größe zu definieren, die immer kleiner oder gleich 1 ist, wird der Ertrag von einigen Autoren auch als Dimension ohne Dimension definiert, die die Beziehung zwischen der Energieeffizienz eines Systems und seinem Maximum charakterisiert theoretische Effizienz. Die erhaltene Zahl ermöglicht es dann, mehrere Realisierungen desselben theoretischen Prozesses zu vergleichen. Es ist daher eine Größe zwischen 0 und 1, wobei der Wert 1 erreicht wird, wenn der maximale Wirkungsgrad erreicht ist, was ein idealer Grenzfall ist.
Beispielsweise ist bei dithermischen Maschinen ihre maximale theoretische Effizienz die eines Carnot-Zyklus . Somit sind die einzigen dithermischen thermischen Maschinen mit einer Leistung von eins die idealen Maschinen, die gemäß einem Carnot-Zyklus arbeiten .
Alle realen Systeme arbeiten aufgrund der Irreversibilitäten , die in eine echte Transformation einfließen, weniger als eins . Der einzige reale Prozess, dessen Wirkungsgrad gleich 1 sein kann, ist das Erhitzen eines geschlossenen Volumens: Alle Irreversibilitäten werden zu Wärme und sind daher nützlich.