Індустріальне суспільство працює завдяки своїй здатності перетворювати енергію з однієї форми в іншу. Енергія, що міститься в киплячій воді, спалюючи вугілля або захоплюючи сонячне світло, перетворюється в електроенергію, а потім зберігається в хімічних батареях для вивільнення в ряді інших застосувань. Коли ви натискаєте перемикач на ліхтарику, ви берете участь у серії перетворень енергії від кнопки до променя світла.
Термодинаміка та перетворення енергії
У ліхтарику енергія повинна переходити від джерела живлення (як правило, від батареї) до джерела світла (часто лампочки розжарювання, іноді світлодіода). Однак кожен раз, коли енергія змінює форму, частина її втрачається як тепло - фундаментальний принцип термодинаміки. Ліхтарики, що використовують лампи розжарювання, втрачають більшу частину своєї енергії у вигляді тепла завдяки роботі самої лампочки. Лампи розжарювання - це хороший спосіб зберегти тепло, але не такий хороший спосіб ефективно освітлити свій шлях.
Акумулятор
Коли ви натискаєте кнопку на електричному пальнику або ліхтарику, перше перетворення енергії відбувається від самої батареї. Для зберігання електрики в акумуляторах використовуються металеві електроди, вкладені в хімічну пасту; в міру окислення електрода він вивільняє електрони. У деяких батареях цей процес є одностороннім. Як тільки батарея розряджається, вона вже ні до чого. Ви можете використовувати акумуляторні батареї. Можна додати в них електроенергію в процесі, який є високоенергоефективним, роблячи їх екологічно чистою альтернативою одноразовим лугам.
Цибулина
Лампочка розжарювання складається з скляної камери з вакуумною герметичністю з тонким дротяним ниткою всередині. Коли електрика проходить через провід, опір змушує його нагріватися. Це перетворення електрики в тепло - це друге перетворення енергії у типовому ліхтарику. Це робиться з майже 100% ефективністю. Приблизно вся електроенергія йде на виробництво тепла, як в електричному радіаторі або на плиті. Вони також генерують світло, як це демонструє червоно-оранжеве світіння елемента.
Світло і тепло
Щоб виробляти світло, нитка розжарювання повинна нагріватися, доки не засяє яскраво-білим кольором. Цей процес надзвичайно неефективний. Цілих 95% потужності, що подається на лампочку, втрачається як марне тепло, а не освітлення. Сучасні ліхтарики можуть використовувати замість ламп розжарювання "світлодіоди" або світлодіоди. Світлодіоди випромінюють світло безпосередньо, без необхідності нагрівати елемент; це дозволяє їм пропустити найбільш марнотратне перетворення енергії ліхтарика.