Calore dissipato vs lavoro svolto
Utilizziamo sistemi elettrici, meccanici o di qualsiasi altro tipo per svolgere alcuni lavori. Ad esempio, utilizziamo l'apparecchiatura elettrica chiamata "lampadina" per ottenere la luce. In una lampadina, l'energia elettrica viene convertita in energia luminosa (o in onde elettromagnetiche). Tuttavia, tutta l'energia elettrica fornita in una lampadina non viene convertita in luce, anche se vorremmo che lo fosse. Parte dell'energia elettrica viene convertita in calore (che non vogliamo) ed è noto come dissipazione del calore. La quantità di energia che viene effettivamente convertita in luce (questa è una percentuale dell'energia totale fornita) è chiamata "lavoro compiuto".
Calore dissipato
Qualsiasi sistema dinamico (elettrico, meccanico o altro) dissipa del calore a causa di molte ragioni come attrito, impedenza, turbolenza ecc. Questo è un fenomeno indesiderato, ma inevitabile secondo le leggi della termodinamica. Tuttavia, possiamo ridurre al minimo la quantità di dissipazione del calore attraverso un'adeguata progettazione del sistema. Ad esempio, la "correzione del fattore di potenza" nei sistemi elettrici può ridurre la dissipazione del calore in misura maggiore.
Nel caso di una lampadina a incandescenza, il calore viene dissipato quando la corrente scorre attraverso il filamento. Emette non solo le onde luminose desiderate, ma anche il calore. La dissipazione del calore è inferiore nelle lampadine CFL e LED rispetto alle lampadine a incandescenza. Secondo concetti come "entropia" e "ciclo di Carnot" in termodinamica, la dissipazione del calore è inevitabile, sebbene possa essere ridotta al minimo.
Lavoro completato
In un sistema, il lavoro compiuto è l'energia che è stata convertita in ciò di cui abbiamo bisogno. Per una lampadina, è la quantità di energia luminosa emessa da essa. Per un motore, è l'energia cinetica della parte rotante. Per un televisore, è energia luminosa e sonora emessa da esso. La percentuale di lavoro svolto rispetto all'energia totale fornita è nota come "efficienza". Il lavoro svolto è sempre inferiore all'energia totale fornita, poiché una certa quantità di dissipazione del calore è inevitabile. Pertanto, sistemi efficienti al 100% sono impossibili. Anche un sistema totalmente meccanico dissiperà del calore a causa dell'attrito.
Qual è la differenza tra calore dissipato e lavoro compiuto?
1. Il lavoro compiuto è la quantità di energia convertita nell'output desiderato, dove la dissipazione del calore è l'energia sprecata sotto forma di calore.
2. Il lavoro svolto è la parte desiderata e la dissipazione del calore è indesiderata.
3. Sebbene indesiderata, la dissipazione del calore non può essere ridotta a zero secondo le leggi della fisica.
4. Se la percentuale di lavoro svolto rispetto all'energia totale fornita è maggiore, il sistema è "ad alta efficienza", mentre il sistema è "a bassa efficienza" se la dissipazione del calore è maggiore.
