Ciepło rozpraszane a praca wykonana
Używamy systemów elektrycznych, mechanicznych lub innego typu, aby wykonać jakąś pracę. Na przykład używamy sprzętu elektrycznego zwanego „żarówką”, aby uzyskać światło. W żarówce energia elektryczna jest zamieniana na energię świetlną (lub fale elektromagnetyczne). Jednak cała energia elektryczna dostarczana do żarówki nie jest zamieniana na światło, chociaż tego chcemy. Część energii elektrycznej jest zamieniana na ciepło (czego nie chcemy) i jest to znane jako rozpraszanie ciepła. Ilość energii, która jest faktycznie zamieniana na światło (jest to pewien procent całkowitej dostarczonej energii) nazywana jest „pracą wykonaną”.
Rozpraszanie ciepła
Każdy system dynamiczny (elektryczny, mechaniczny lub inny) rozprasza część ciepła z wielu powodów, takich jak tarcie, impedancja, turbulencje itp. Jest to niepożądane, ale nieuniknione zjawisko zgodnie z prawami termodynamiki. Możemy jednak zminimalizować ilość rozpraszanego ciepła poprzez odpowiednie zaprojektowanie systemu. Na przykład „korekta współczynnika mocy” w systemach elektrycznych może w większym stopniu zmniejszyć rozpraszanie ciepła.
W przypadku żarówki żarowej ciepło jest rozpraszane, gdy prąd przepływa przez żarnik. Emituje nie tylko pożądane fale świetlne, ale także ciepło. Rozpraszanie ciepła jest niższe w żarówkach CFL i LED w porównaniu z żarówkami żarowymi. Zgodnie z pojęciami takimi jak „entropia” i „cykl Carnota” w termodynamice, rozpraszanie ciepła jest nieuniknione, chociaż można je zminimalizować.
Praca zakończona
W systemie, wykonana praca to energia, która została przekształcona w to, czego potrzebujemy. W przypadku żarówki jest to ilość energii świetlnej z niej emitowanej. W przypadku silnika jest to energia kinetyczna obracającej się części. W przypadku telewizora jest to emitowana z niego energia świetlna i dźwiękowa. Procent wykonanej pracy w stosunku do całkowitej dostarczonej energii jest znany jako „wydajność”. Wykonana praca jest zawsze mniejsza niż całkowita dostarczona energia, ponieważ pewna ilość rozpraszania ciepła jest nieunikniona. Dlatego niemożliwe jest stworzenie 100% wydajnych systemów. Nawet całkowicie mechaniczny system rozproszy część ciepła z powodu tarcia.
Jaka jest różnica między ciepłem rozproszonym a ukończoną pracą?
1. Wykonana praca to ilość energii przetworzonej na pożądaną moc wyjściową, gdzie rozpraszanie ciepła to energia zmarnowana jako ciepło.
2. Wykonana praca jest pożądaną częścią, a rozpraszanie ciepła jest niepożądane.
3. Chociaż niepożądane, rozpraszanie ciepła nie może być zredukowane do zera zgodnie z prawami fizyki.
4. Jeśli procent wykonanej pracy w stosunku do całkowitej dostarczonej energii jest wyższy, system jest „wysokosprawny”, gdzie system jest „niskosprawny”, jeśli rozpraszanie ciepła jest wyższe.
