Hőelvezetés vs befejezett munka
Elektromos, mechanikus vagy bármilyen más típusú rendszert használunk valamilyen munkához. Például az „izzó” nevű elektromos berendezést használjuk a fény megvilágításához. Egy izzóban az elektromos energia fényenergiává (vagy elektromágneses hullámokká) alakul. Az izzóba juttatott elektromos energia azonban nem válik fénnyel, bár azt szeretnénk. Az elektromos energia egy része hővé alakul (amit nem akarunk), és ez hőelvezetésként ismert. A ténylegesen fénnyé alakított energia mennyiségét (ez a teljes leadott energia néhány százaléka) az „elvégzett munkának” nevezzük.
A hő eloszlott
Bármely dinamikus rendszer (elektromos, mechanikus vagy bármilyen más) eloszlatja a hőt számos ok miatt, például súrlódás, impedancia, turbulencia stb. Ez a termodinamika törvényei szerint nem kívánt, de elkerülhetetlen jelenség. A megfelelő rendszer tervezésével azonban minimalizálhatjuk a hőelvezetés mértékét. Például az elektromos rendszerek „teljesítménytényező-korrekciója” nagyobb mértékben csökkentheti a hőelvezetést.
Izzó esetén a hő eloszlik, amikor az áram átfolyik az izzószálon. Nemcsak a kívánt fényhullámokat bocsát ki, hanem hőt is. A CFL és a LED izzókban a hőelvezetés alacsonyabb, mint az izzókban. A termodinamikában olyan fogalmak szerint, mint az „entrópia” és a „Carnot-ciklus”, a hőelvezetés elkerülhetetlen, bár minimalizálható.
A munka befejezve
Egy rendszerben az elvégzett munka az az energia, amely átalakult szükségessé. Izzó esetében ez a belőle kibocsátott fényenergia mennyisége. Egy motor esetében ez a forgó rész mozgási energiája. A televízió számára ez fény- és hangenergiát bocsát ki belőle. Az elvégzett munka százalékos arányát az összes leadott energiához hatékonyságnak nevezzük. Az elvégzett munka mindig kevesebb, mint az összes leadott energia, mivel a hőelvezetés bizonyos mértékű elkerülhetetlen. Ezért a 100% -ban hatékony rendszerek lehetetlenek. Még egy teljesen mechanikus rendszer is elvezeti a hőt a súrlódás miatt.
Mi a különbség a hőelvezetés és az elvégzett munka között?
1. Az elvégzett munka a kívánt teljesítményre átalakított energiamennyiség, ahol a hőelvezetés a hőként elpazarolt energia.
2. Az elvégzett munka a kívánt rész, és a hőelvezetés nem kívánt.
3. Bár a hőelvezetés nem kívánatos, a fizika törvényei szerint nem lehet nullára csökkenteni.
4. Ha az elvégzett munka százalékos aránya az összes leadott energiához képest magasabb, akkor a rendszer „nagy hatékonyságú”, ahol a rendszer „alacsony hatásfokú”, ha nagyobb a hőelvezetés.
