Quali sono le conversioni di energia in una torcia a batteria?

Una società industriale funziona grazie alla sua capacità di convertire l'energia da una forma all'altra. L'energia contenuta nell'acqua che scorre, bruciando carbone o catturando la luce solare, convertita in elettricità, viene quindi immagazzinata in batterie chimiche per essere rilasciata in una miriade di altre applicazioni. Quando accendi l'interruttore della torcia, prendi parte a una serie di conversioni di energia dal pulsante al raggio di luce.

In una torcia, l'energia deve passare dalla fonte di alimentazione (generalmente una batteria) alla fonte di luce (spesso una lampadina a incandescenza, a volte un LED). Tuttavia, ogni volta che l'energia cambia forma, parte di essa viene persa sotto forma di calore, un principio fondamentale della termodinamica. Le torce che utilizzano lampadine a incandescenza perdono la maggior parte della loro energia sotto forma di calore attraverso il funzionamento della lampadina stessa. Le lampadine a incandescenza sono un buon modo per stare al caldo, ma non un buon modo per illuminare il tuo percorso in modo efficiente.

Quando si preme il pulsante di una torcia elettrica o di una torcia, la prima conversione di energia proviene dalla batteria stessa. Le batterie utilizzano elettrodi metallici inseriti in una pasta chimica per immagazzinare elettricità; quando l'elettrodo si ossida rilascia elettroni. In alcune batterie, questo processo è unidirezionale. Una volta scaricata la batteria, è inutile. Puoi usare batterie ricaricabili. È possibile aggiungere elettricità in essi in un processo altamente efficiente dal punto di vista energetico, rendendoli un'alternativa ecologica alle soluzioni alcaline usa e getta.

Una lampadina a incandescenza è costituita da una camera di vetro sigillata sotto vuoto con all'interno un sottile filamento di filo. Quando l'elettricità passa attraverso il filo, la resistenza lo fa surriscaldare. Questa conversione di elettricità in calore è la seconda conversione di energia in una tipica torcia. Questo viene fatto con quasi il 100% di efficienza. Praticamente tutta l'elettricità viene utilizzata per produrre calore, come in un radiatore elettrico o in un fornello. Questi generano anche luce, come dimostra il bagliore rosso-arancio dell'elemento.

Per produrre luce, il filamento deve riscaldarsi finché non diventa bianco brillante. Questo processo è estremamente inefficiente dal punto di vista energetico. Fino al 95% della potenza applicata alla lampadina viene dispersa come calore inutile piuttosto che come illuminazione. Le torce moderne possono utilizzare "diodi emettitori di luce" o LED, invece di lampadine a incandescenza. I LED emettono luce direttamente, senza la necessità di riscaldare un elemento; questo permette loro di saltare la conversione energetica più dispendiosa di una torcia.