Uma sociedade industrial funciona devido à sua capacidade de converter energia de uma forma para outra. A energia contida na água corrente, queimando carvão ou capturando a luz solar, convertida em eletricidade, é então armazenada em baterias químicas para ser liberada em uma série de outras aplicações. Ao apertar o botão de sua lanterna, você participa de uma série de conversões de energia do botão para o feixe de luz.
Termodinâmica e conversão de energia
Em uma lanterna, a energia deve passar da fonte de alimentação (geralmente uma bateria) para a fonte de luz (freqüentemente uma lâmpada incandescente, às vezes um LED). No entanto, toda vez que a energia muda de forma, parte dela é perdida na forma de calor - um princípio fundamental da termodinâmica. As lanternas que usam lâmpadas incandescentes perdem a maior parte de sua energia na forma de calor pelo funcionamento da própria lâmpada. Lâmpadas incandescentes são uma boa maneira de se manter aquecido, mas não são uma boa maneira de iluminar seu caminho com eficiência.
A bateria
Quando você pressiona o botão de uma lanterna elétrica ou lanterna, a primeira conversão de energia vem da própria bateria. As baterias usam eletrodos de metal colocados em uma pasta química para armazenar eletricidade; conforme o eletrodo oxida, ele libera elétrons. Em algumas baterias, esse processo é unilateral. Quando a bateria acaba, ela é inútil. Você pode usar baterias recarregáveis. É possível adicionar eletricidade a eles em um processo que é altamente eficiente em termos de energia, tornando-os uma alternativa ambientalmente correta para os produtos alcalinos descartáveis.
A lâmpada
Uma lâmpada incandescente consiste em uma câmara de vidro selada a vácuo com um fino filamento de arame dentro. Quando a eletricidade passa pelo fio, a resistência faz com que ele aqueça. Essa conversão de eletricidade em calor é a segunda conversão de energia em uma lanterna típica. Isso é feito com quase 100% de eficiência. Quase toda a eletricidade vai para a produção de calor, como em um radiador elétrico ou fogão. Eles também geram luz, como o brilho laranja-avermelhado do elemento demonstra.
Luz e calor
Para produzir luz, o filamento deve aquecer até brilhar com um branco brilhante. Este processo é extremamente ineficiente em termos de energia. Até 95% da energia aplicada à lâmpada é perdida como calor inútil, em vez de iluminação. As lanternas modernas podem usar "diodos emissores de luz", ou LEDs, em vez de lâmpadas incandescentes. Os LEDs emitem luz diretamente, sem a necessidade de aquecer um elemento; isso permite que eles ignorem a conversão de energia mais desperdiçadora de uma lanterna.
