Az energia és a teljesítmény szorosan összefügg, de nem ugyanaz a fizikai mennyiség. Az energia a változás előidézésének képessége; a teljesítmény az energia mozgásának, illetve felhasználásának sebessége.
Energia
fő cikk
Az energia a változás előidézésének képessége, például a mozgás létrehozása. A feladatok (például egy doboz felemelése) elvégzéséhez bizonyos mennyiségű energiára van szükség. Egy akkumulátor egy bizonyos mennyiségű energiát képes tárolni; ugyanígy egy adott mennyiségű üzemanyag, például élelmiszer is.
Az energia alapegysége a joule. Ez azt jelenti, hogy egy feladat, mint például az 1. ábrán látható doboz felemelése, bizonyos számú joule-t igényel, függetlenül attól, hogy milyen gyorsan emeljük fel a dobozt.
Teljesítmény
fő cikk
A teljesítmény az energia felhasználásának vagy átvitelének sebessége – a teljesítmény az energia mennyisége osztva az energia felhasználásához szükséges idővel. Egysége a watt, ami a felhasznált energia másodpercenkénti egy joule-jának felel meg. Egy körfűrész bizonyos mennyiségű energiát vesz fel a működéséhez, és az, hogy milyen gyorsan veszünk el energiát egy akkumulátorból, meghatározza, hogy a tárolt energia mennyi ideig tart.
- P az átlagos kimenő teljesítmény, wattban (W)
- ΔEsys a rendszer nettó energiaváltozása joule-ban (J) – más néven munka.
- Δt az időtartam – mennyi ideig tart az energiafelhasználás – másodpercekben (s)
A teljesítmény értékének és a felhasználás időtartamának szorzata adja az energia mennyiségét. Ezért a kilowatt egy teljesítményegység, de a kilowattóra (1 kilowatt szorozva 1 órával) egy energiaegység.
A feladatok (például egy doboz felemelése) bizonyos mennyiségű energiát igényelnek (bizonyos számú joule-t), de minél gyorsabban történik a feladat (minél kisebb Δt), annál több energiát igényel (több watt).
Hajtóművek vs. benzintartályok
Az autó motorja határozza meg, hogy mekkora teljesítményt tud kifejteni (ez a mechanikai teljesítményt gyakran lóerőben mérik, szemben a hőteljesítménnyel, ami azt jelenti, hogy milyen gyorsan égeti el a benzint), míg a benzintartályban lévő benzin mennyisége határozza meg, hogy mennyi energia áll a motor rendelkezésére. Minél nagyobb a benzin mennyisége, annál tovább tud működni a motor anélkül, hogy kifogyna az energiából. Minél nagyobb teljesítményt használ a motor (például gyors vezetéskor vagy gyors gyorsításkor), annál rövidebb ideig áll rendelkezésre a benzinben rendelkezésre álló kémiai energia. Itt egy oldal az üzemanyag-fogyasztás javításának trükkjeiről.
Kondenzátorok vs. akkumulátorok
A kondenzátorok gyakran rendelkeznek egy kis energiával, amely elég gyorsan lemerülhet. Ez a rövid idő azt jelenti, hogy kis mennyiségű tárolt energia mellett is meglehetősen nagy teljesítményűek lehetnek (ez például fényképezőgépek vakujánál hasznos). Az akkumulátorok viszont sokkal több energiát tartalmaznak, mint a kondenzátorok, de ezt az energiát sokkal lassabban ürítik ki, ami azt jelenti, hogy kisebb a teljesítményük.
A víztartályokkal való analógia
A 2. ábrán egy kis mennyiségű vizet tartalmazó bögre látható, amelyet gyorsan öntenek ki, és egy nagyobb mennyiségű vizet tartalmazó kancsó, amelyet lassabban öntenek ki. A bögre adott idő alatt több vizet ad ki, de a teljes kiadott vízmennyiség kevesebb lesz, mint a kancsóé. Az analógia az, hogy a bögre nagyobb teljesítményű, de kisebb energiájú. A kancsó hosszabb idő alatt kisebb mennyiségű folyadékot bocsát ki. Az analógia azzal folytatódik, hogy a kancsónak kisebb a teljesítménye, de nagyobb az energiája. A bögre az összes vizet (energiát) nagyon gyorsan leadja. Ezzel szemben a kancsó sokkal több vizet (energiát) tart vissza, még ha nem is veszíti el gyorsan.