Каковы преобразования энергии в фонарике с аккумулятором?

Индустриальное общество работает благодаря своей способности преобразовывать энергию из одной формы в другую. Энергия, содержащаяся в стремительной воде, сжигании угля или улавливании солнечного света, превращается в электричество, затем сохраняется в химических батареях для высвобождения во множестве других приложений. Когда вы нажимаете выключатель на фонарике, вы участвуете в серии преобразований энергии от кнопки к лучу света.

В фонарике энергия должна перемещаться от источника питания (обычно батареи) к источнику света (часто лампа накаливания, иногда светодиод). Однако каждый раз, когда энергия меняет форму, часть ее теряется в виде тепла - фундаментальный принцип термодинамики. Фонарики, в которых используются лампы накаливания, теряют большую часть своей энергии в виде тепла из-за работы самой лампы. Лампы накаливания - хороший способ согреться, но не самый лучший способ эффективно осветить свой путь.

Когда вы нажимаете кнопку на электрическом фонарике или фонарике, первое преобразование энергии происходит от самой батареи. В батареях используются металлические электроды, помещенные в химическую пасту для хранения электричества; по мере того как электрод окисляется, он высвобождает электроны. В некоторых батареях этот процесс односторонний. Когда батарея разряжается, это бесполезно. Можно использовать аккумуляторные батареи. В них можно добавить электричество с помощью процесса, который очень энергоэффективен, что делает их экологически чистой альтернативой одноразовым щелочам.

Лампа накаливания состоит из герметичной стеклянной камеры с тонкой проволочной нитью внутри. Когда электричество проходит через провод, сопротивление вызывает его нагрев. Это преобразование электричества в тепло является вторым преобразованием энергии в обычном фонарике. Это делается с почти 100% эффективностью. Практически все электричество идет на производство тепла, как в электрическом радиаторе или плите. Они также генерируют свет, что демонстрирует красно-оранжевое свечение элемента.

Для получения света нить накала должна нагреться до ярко-белого цвета. Этот процесс крайне энергетически неэффективен. До 95% мощности, подаваемой на лампу, теряется в виде бесполезного тепла, а не освещения. Современные фонарики могут использовать «светодиоды» или светодиоды вместо ламп накаливания. Светодиоды излучают свет напрямую, без необходимости нагревания элемента; это позволяет им избежать самого расточительного преобразования энергии фонарика.