O societate industrială funcționează datorită capacității sale de a converti energia de la o formă la alta. Energia conținută de apa care se grăbește, arde cărbune sau captează lumina soarelui, transformată în electricitate, este apoi stocată în baterii chimice pentru a fi eliberată într-o serie de alte aplicații. Când bifați comutatorul de pe lanternă, participați la o serie de conversii de energie de la buton la fasciculul luminii.
Termodinamica și conversia energiei
Într-o lanternă, energia trebuie să se deplaseze de la sursa de alimentare (în general o baterie) la sursa de lumină (frecvent un bec incandescent, uneori un LED). Cu toate acestea, de fiecare dată când se schimbă energia, o parte din aceasta se pierde ca căldură - un principiu fundamental al termodinamicii. Lanternele care folosesc becuri incandescente își pierd cea mai mare parte a energiei ca căldură prin funcționarea becului în sine. Becurile cu incandescență sunt o modalitate bună de a vă încălzi, dar nu o modalitate atât de bună de a vă lumina calea în mod eficient.
Bateria
Când apăsați butonul de pe o lanternă electrică sau o lanternă, prima conversie a energiei provine de la bateria însăși. Bateriile folosesc electrozi metalici încorporați într-o pastă chimică pentru a stoca electricitatea; pe măsură ce electrodul se oxidează, eliberează electroni. În unele baterii, acest proces este unidirecțional. Odată ce bateria se descarcă, este inutilă. Puteți folosi baterii reîncărcabile. Este posibil să adăugați electricitate în ele într-un proces extrem de eficient din punct de vedere energetic, ceea ce le face o alternativă ecologică la alcalinele de unică folosință.
Becul
Un bec cu incandescență constă dintr-o cameră de sticlă sigilată cu vid, cu un filament subțire de sârmă în interior. Când electricitatea trece prin fir, rezistența îl face să se încălzească. Această conversie a energiei electrice în căldură este a doua conversie a energiei într-o lanternă tipică. Acest lucru se face cu o eficiență de aproape 100%. Aproape toată energia electrică merge în producerea căldurii, ca într-un radiator electric sau în plită. Acestea generează și lumină, așa cum demonstrează strălucirea roșu-portocalie a elementului.
Lumina și căldura
Pentru a produce lumină, filamentul trebuie să se încălzească până când luminează într-un alb strălucitor. Acest proces este extrem de ineficient din punct de vedere energetic. Până la 95% din puterea aplicată becului se pierde ca căldură inutilă mai degrabă decât iluminare. Lanternele moderne pot utiliza "diode care emit lumină" sau LED-uri, în loc de becuri incandescente. LED-urile emit lumină direct, fără a fi nevoie să încălzească un element; acest lucru le permite să renunțe la cea mai risipitoare conversie de energie a unei lanterne.