Odprowadzenie ciepła a praca wykonana
Do wykonania niektórych prac używamy systemów elektrycznych, mechanicznych lub innego rodzaju. Na przykład używamy sprzętu elektrycznego zwanego „żarówką”, aby uzyskać światło. W żarówce energia elektryczna jest zamieniana na energię świetlną (lub na fale elektromagnetyczne). Jednak cała energia elektryczna dostarczana do żarówki nie jest zamieniana na światło, chociaż sobie tego życzymy. Część energii elektrycznej jest zamieniana na ciepło (czego nie chcemy) i nazywa się to rozpraszaniem ciepła. Ilość energii, która jest faktycznie zamieniana na światło (jest to pewien procent całkowitej dostarczonej energii) nazywana jest „pracą wykonaną”.
Rozpraszanie ciepła
Każdy układ dynamiczny (elektryczny, mechaniczny lub inny) rozprasza ciepło z wielu powodów, takich jak tarcie, impedancja, turbulencje itp. Jest to niepożądane, ale nieuniknione zjawisko zgodnie z prawami termodynamiki. Możemy jednak zminimalizować ilość rozpraszania ciepła poprzez odpowiednie zaprojektowanie systemu. Na przykład „korekcja współczynnika mocy” w systemach elektrycznych może w większym stopniu ograniczyć rozpraszanie ciepła.
W przypadku żarówki żarowej ciepło jest odprowadzane, gdy prąd przepływa przez żarnik. Emituje nie tylko pożądane fale świetlne, ale także ciepło. Rozpraszanie ciepła jest niższe w przypadku żarówek CFL i LED w porównaniu z żarówkami tradycyjnymi. Zgodnie z pojęciami takimi jak „entropia” i „cykl Carnota” w termodynamice, rozpraszanie ciepła jest nieuniknione, chociaż można je zminimalizować.
Praca wykonana
W systemie wykonana praca to energia, która została przekształcona w to, czego potrzebujemy. W przypadku żarówki jest to ilość emitowanej przez nią energii świetlnej. W przypadku silnika jest to energia kinetyczna obracającej się części. W przypadku telewizora jest to emitowana przez niego energia światła i dźwięku. Odsetek wykonanej pracy w stosunku do całkowitej dostarczonej energii nazywany jest „wydajnością”. Wykonana praca jest zawsze mniejsza niż całkowita dostarczona energia, ponieważ pewna ilość rozpraszania ciepła jest nieunikniona. Dlatego w 100% wydajne systemy są niemożliwe. Nawet całkowicie mechaniczny system będzie rozpraszał ciepło w wyniku tarcia.
Jaka jest różnica między rozproszeniem ciepła a zakończeniem pracy?
1. Wykonana praca to ilość energii zamieniona na żądaną moc, gdzie rozpraszanie ciepła to energia tracona w postaci ciepła.
2. Wykonana praca jest pożądaną częścią, a rozpraszanie ciepła jest niepożądane.
3. Chociaż jest niepożądane, rozpraszanie ciepła nie może być zredukowane do zera zgodnie z prawami fizyki.
4. Jeśli procent wykonanej pracy w całkowitej dostarczonej energii jest wyższy, system jest „wysokowydajny”, podczas gdy system jest „mało wydajny”, jeśli rozpraszanie ciepła jest większe.
