Какви са енергийните преобразувания в светлината на факела на батерията?

Индустриалното общество работи поради способността си да преобразува енергията от една форма в друга. Енергията, съдържаща се в бързаща вода, изгаряне на въглища или улавяне на слънчева светлина, превърната в електричество, след това се съхранява в химически батерии за освобождаване в множество други приложения. Когато натиснете превключвателя на фенерчето, вие участвате в поредица от енергийни преобразувания от бутона към лъча на светлината.

При фенерче енергията трябва да се премести от източника на енергия (обикновено батерия) към източника на светлина (често крушка с нажежаема жичка, понякога LED). Въпреки това, всеки път, когато енергията се промени, част от нея се губи като топлина - основен принцип на термодинамиката. Фенерчетата, използващи крушки с нажежаема жичка, губят по-голямата част от енергията си като топлина чрез работата на самата крушка. Крушките с нажежаема жичка са добър начин да останете на топло, но не толкова добър начин да осветявате ефективно пътя си.

Когато натиснете бутона на електрическа горелка или фенерче, първото преобразуване на енергия идва от самата батерия. Батериите използват метални електроди, поставени в химическа паста за съхранение на електричество; тъй като електродът се окислява, той освобождава електрони. При някои батерии този процес е еднопосочен. След като батерията се изтощи, тя е безполезна. Можете да използвате акумулаторни батерии. Възможно е да добавите електричество към тях в процес, който е енергийно ефективен, което ги прави екологично чиста алтернатива на алкалите за еднократна употреба.

Една крушка с нажежаема жичка се състои от вакуумно затворена стъклена камера с тънка жична нажежаема жичка вътре. Когато електричеството преминава през проводника, съпротивлението го кара да се нагрява. Това преобразуване на електричество в топлина е второто преобразуване на енергия в типично фенерче. Това се прави с почти 100% ефективност. Почти цялата електрическа енергия отива за производство на топлина, като в електрически радиатор или плот на печка. Те също генерират светлина, както показва червено-оранжевото сияние на елемента.

За да се получи светлина, нажежаемата жичка трябва да се нагрее, докато светне в ярко бяло. Този процес е изключително енергийно неефективен. До 95% от мощността, приложена към крушката, се губи като безполезна топлина, а не като осветление. Съвременните фенерчета могат да използват „светодиоди“ или светодиоди, вместо крушки с нажежаема жичка. Светодиодите излъчват директно светлина, без да е необходимо да загрява елемент; това им позволява да пропуснат най-разточителното преобразуване на енергия от фенерче.