Разлика между отделената топлина и извършената работа

Топлината се разсейва срещу изпълнената работа

Използваме електрически, механични или всякакъв друг тип системи, за да свършим някаква работа. Например използваме електрическото оборудване, наречено "крушка", за да получим светлина. В една крушка електрическата енергия се преобразува в светлинна енергия (или в електромагнитни вълни). Цялата електрическа енергия, доставена в крушка, обаче не се преобразува в светлина, въпреки че ние искаме да бъде. Част от електрическата енергия се преобразува в топлина (която не желаем) и тя е известна като разсейване на топлината. Количеството енергия, което всъщност се преобразува в светлина (това е някакъв процент от общата доставена енергия), се нарича „свършена работа“.

Топлината се разсейва

Всяка динамична система (електрическа, механична или друга) разсейва малко топлина поради много причини, като триене, импеданс, турбулентност и т.н. Това е нежелано, но неизбежно явление според законите на термодинамиката. Въпреки това, можем да сведем до минимум количеството на разсейване на топлината чрез правилното проектиране на системата. Например „корекцията на коефициента на мощност“ в електрическите системи може да намали разсейването на топлината в по-голяма степен.

В случай на крушка с нажежаема жичка, топлината се разсейва, когато токът преминава през нишката. Излъчва не само желани светлинни вълни, но и топлина. Топлинното разсейване е по-ниско при CFL и LED крушките в сравнение с крушките с нажежаема жичка. Според концепциите като "ентропия" и "цикъл на Карно" в термодинамиката, разсейването на топлината е неизбежно, въпреки че може да бъде сведено до минимум.

Работа изпълнена

В една система свършената работа е енергията, която е превърната в това, от което се нуждаем. За крушка това е количеството светлинна енергия, излъчвана от нея. За двигателя това е кинетичната енергия на въртящата се част. За телевизия това е светлинна и звукова енергия, излъчвана от него. Процентът на свършената работа спрямо общата доставена енергия е известен като „ефективност“. Извършената работа винаги е по-малка от общата доставена енергия, тъй като известно количество отделяне на топлина е неизбежно. Следователно, 100% ефективни системи са невъзможни. Дори напълно механична система ще разсее малко топлина поради триенето.

Каква е разликата между разсейваната топлина и изпълнената работа?

1. Извършената работа е количеството енергия, преобразувана в желания изход, където разсейването на топлината е изразходваната енергия като топлина.

2. Извършената работа е желаната част, а разсейването на топлината е нежелателно.

3. Макар и нежелано, разсейването на топлината не може да бъде намалено до нула според законите на физиката.

4. Ако процентът на свършената работа към общата доставена енергия е по-висок, системата е „високоефективна“, където системата е „ниско ефективна“, ако разсейването на топлината е по-високо.

Наука и природа