Рассеиваемое тепло по сравнению с выполненной работой
Мы используем электрические, механические или любые другие системы для выполнения определенной работы. Например, мы используем электрическое оборудование, называемое «лампочка», чтобы получить свет. В лампочке электрическая энергия преобразуется в энергию света (или в электромагнитные волны). Однако вся электрическая энергия, поступающая в лампочку, не преобразуется в свет, как бы нам этого ни хотелось. Часть электрической энергии преобразуется в тепло (чего мы не хотим), и это известно как рассеивание тепла. Количество энергии, которое фактически преобразуется в свет (это некоторый процент от общей подводимой энергии), называется «совершенной работой».
Рассеиваемое тепло
Любая динамическая система (электрическая, механическая или любая другая) рассеивает некоторое количество тепла по многим причинам, таким как трение, импеданс, турбулентность и т.д. Это нежелательное, но неизбежное явление согласно законам термодинамики. Однако мы можем свести к минимуму количество рассеиваемого тепла за счет правильной конструкции системы. Например, «коррекция коэффициента мощности» в электрических системах может значительно снизить тепловыделение.
В случае лампы накаливания тепло рассеивается, когда ток течет по нити накала. Он излучает не только желаемые световые волны, но и тепло. Тепловыделение у КЛЛ и светодиодных ламп меньше, чем у ламп накаливания. Согласно таким понятиям, как «энтропия» и «цикл Карно» в термодинамике, тепловыделение неизбежно, хотя и может быть сведено к минимуму.
Работа выполнена
В системе выполненная работа – это энергия, которая была преобразована в то, что нам нужно. Для лампочки это количество световой энергии, излучаемой ею. Для двигателя это кинетическая энергия вращающейся части. Для телевизора это световая и звуковая энергия, излучаемая им. Процент выполненной работы по отношению к общей подводимой энергии известен как «эффективность». Совершаемая работа всегда меньше, чем общая подведенная энергия, так как некоторое количество тепла неизбежно. Следовательно, 100% эффективные системы невозможны. Даже полностью механическая система будет рассеивать некоторое количество тепла из-за трения.
В чем разница между рассеянным теплом и выполненной работой?
1. Выполненная работа - это количество энергии, преобразованное в желаемый результат, где тепловыделение - это энергия, потраченная впустую в виде тепла.
2. Выполненная работа является необходимой частью, а рассеивание тепла нежелательно.
3. Несмотря на нежелательность, тепловыделение не может быть сведено к нулю в соответствии с законами физики.
4. Если процент выполненной работы от общей подведенной энергии выше, система является «высокоэффективной», где система «низкоэффективна», если тепловыделение выше.
