Społeczeństwo przemysłowe działa dzięki swojej zdolności do przekształcania energii z jednej formy w drugą. Energia zawarta w pędzącej wodzie, spalaniu węgla lub wychwytywaniu światła słonecznego, zamieniana na energię elektryczną, jest następnie magazynowana w bateriach chemicznych i wykorzystywana w wielu innych zastosowaniach. Po naciśnięciu włącznika latarki bierzesz udział w serii konwersji energii z przycisku na wiązkę światła.
Termodynamika i konwersja energii
W latarce energia musi przemieszczać się ze źródła zasilania (zazwyczaj baterii) do źródła światła (często żarówka, czasem dioda LED). Jednak za każdym razem, gdy energia zmienia formę, część z niej jest tracona jako ciepło – podstawowa zasada termodynamiki. Latarki wykorzystujące żarówki tracą większość swojej energii w postaci ciepła w wyniku działania samej żarówki. Żarówki to dobry sposób na utrzymanie ciepła, ale nie jest to dobry sposób na efektywne oświetlanie ścieżki.
Bateria
Po naciśnięciu przycisku na latarce elektrycznej lub latarce pierwsza konwersja energii pochodzi z samego akumulatora. Baterie wykorzystują metalowe elektrody osadzone w paście chemicznej do przechowywania energii elektrycznej; gdy elektroda utlenia się, uwalnia elektrony. W niektórych bateriach ten proces jest jednokierunkowy. Gdy bateria się wyczerpie, jest bezużyteczna. Możesz używać akumulatorów. Możliwe jest dodanie do nich energii elektrycznej w procesie wysoce energooszczędnym, co czyni je przyjazną dla środowiska alternatywą dla jednorazowych alkaliów.
Żarówka
Żarówka żarowa składa się z zamkniętej próżniowo szklanej komory, w której znajduje się cienki druciany żarnik. Kiedy prąd przepływa przez drut, opór powoduje jego nagrzewanie. Ta konwersja energii elektrycznej na ciepło jest drugą konwersją energii w typowej latarce. Odbywa się to z prawie 100% wydajnością. Prawie cała energia elektryczna jest wykorzystywana do wytwarzania ciepła, jak w grzejniku elektrycznym lub kuchence. Generują one również światło, jak pokazuje czerwono-pomarańczowa poświata elementu.
Światło i ciepło
Aby wytworzyć światło, żarnik musi się nagrzać, aż zaświeci się na jasną biel. Ten proces jest wyjątkowo nieefektywny energetycznie. Aż 95% energii dostarczanej do żarówki jest tracone jako bezużyteczne ciepło, a nie oświetlenie. Nowoczesne latarki mogą wykorzystywać „diody elektroluminescencyjne” lub diody LED zamiast żarówek. Diody LED emitują światło bezpośrednio, bez konieczności podgrzewania elementu; to pozwala im pominąć najbardziej marnotrawną konwersję energii z latarki. .