産業社会は、エネルギーをある形態から別の形態に変換する能力のために機能します。 急いで水を汲んだり、石炭を燃やしたり、太陽光を捕らえたりして電気に変換されたエネルギーは、化学電池に蓄えられ、他の多くの用途に放出されます。 懐中電灯のスイッチをフリックすると、ボタンから光線への一連のエネルギー変換に参加します。
熱力学とエネルギー変換
懐中電灯では、エネルギーは電源（通常はバッテリー）から光源（多くの場合白熱電球、場合によってはLED）に移動する必要があります。 ただし、エネルギーが形成されるたびに、その一部は熱として失われます。これは熱力学の基本原理です。 白熱電球を使用する懐中電灯は、電球自体の動作によって熱としてエネルギーのほとんどを失います。 白熱電球は暖かく保つための良い方法ですが、あなたの道を効率的に照らすためのそれほど良い方法ではありません。
バッテリー
電気トーチまたは懐中電灯のボタンを押すと、最初のエネルギー変換はバッテリー自体から行われます。 バッテリーは、化学ペーストにセットされた金属電極を使用して電気を蓄えます。 電極が酸化すると、電子が放出されます。 一部のバッテリーでは、このプロセスは一方向です。 バッテリーがなくなると、それは役に立たなくなります。 充電式電池を使用できます。 エネルギー効率の高いプロセスで電気を追加することが可能であり、使い捨てのアルカリに代わる環境に優しい製品になっています。
電球
白熱電球は、内部に細いワイヤーフィラメントが付いた真空シールされたガラスチャンバーで構成されています。 電気がワイヤーを通過すると、抵抗によってワイヤーが熱くなります。 この電気から熱への変換は、典型的な懐中電灯の2番目のエネルギー変換です。 これはほぼ100％の効率で行われます。 電気ラジエーターやストーブトップのように、ほとんどすべての電気が熱を発生させます。 要素の赤オレンジ色の輝きが示すように、これらも光を生成します。
光と熱
光を生成するには、フィラメントが明るい白に光るまで加熱する必要があります。 このプロセスは非常にエネルギー効率が悪いです。 電球に加えられた電力の95％が、照明ではなく無駄な熱として失われます。 最新の懐中電灯は、白熱電球の代わりに「発光ダイオード」またはLEDを使用する場合があります。 LEDは、要素を加熱する必要なしに、直接発光します。 これにより、懐中電灯の最も無駄なエネルギー変換をスキップできます。