Siltuma izkliede vs paveiktais darbs
Lai veiktu kādu darbu, mēs izmantojam elektriskās, mehāniskās vai jebkura cita veida sistēmas. Piemēram, lai iegūtu gaismu, mēs izmantojam elektroiekārtas, ko sauc par “spuldzi”. Spuldzē elektriskā enerģija tiek pārvērsta gaismas enerģijā (vai elektromagnētiskajos viļņos). Tomēr visa elektriskā enerģija, kas tiek piegādāta spuldzē, netiek pārveidota par gaismu, lai gan mēs to vēlamies. Daļa elektriskās enerģijas tiek pārvērsta siltumā (ko mēs nevēlamies), un to sauc par siltuma izkliedi. Enerģijas daudzumu, kas faktiski tiek pārveidots gaismā (tas ir daži procenti no kopējās piegādātās enerģijas), sauc par “paveikto darbu”.
Izkliedēts siltums
Jebkura dinamiska sistēma (elektriskā, mehāniskā vai jebkura cita) izkliedē siltumu daudzu iemeslu dēļ, piemēram, berzes, pretestības, turbulences utt. Saskaņā ar termodinamikas likumiem tā ir nevēlama, bet nenovēršama parādība. Tomēr mēs varam samazināt siltuma izkliedes apjomu, pareizi izveidojot sistēmu. Piemēram, “jaudas koeficienta korekcija” elektriskajās sistēmās var vairāk samazināt siltuma izkliedi.
Kvēlspuldzes gadījumā siltums tiek izkliedēts, kad strāva plūst caur kvēldiegu. Tas izstaro ne tikai vēlamos gaismas viļņus, bet arī siltumu. CFL un LED spuldzēs siltuma izkliede ir mazāka nekā kvēlspuldzēs. Saskaņā ar tādiem jēdzieniem kā “entropija” un “Carnot cikls” termodinamikā siltuma izkliedēšana ir neizbēgama, lai gan to var samazināt līdz minimumam.
Darbs pabeigts
Sistēmā paveiktais darbs ir enerģija, kas ir pārveidota par mums nepieciešamo. Spuldzei tas ir no tās izstarotās gaismas enerģijas daudzums. Motoram tā ir rotējošās daļas kinētiskā enerģija. Televīzijai tā ir gaismas un skaņas enerģija, ko izstaro tā. Veiktā darba procentuālā daļa no kopējās piegādātās enerģijas ir pazīstama kā “efektivitāte”. Veiktais darbs vienmēr ir mazāks par kopējo piegādāto enerģiju, jo nav iespējams izvairīties no zināmas siltuma izkliedes. Tāpēc 100% efektīvas sistēmas nav iespējamas. Pat pilnīgi mehāniska sistēma berzes dēļ izkliedēs siltumu.
Kāda ir atšķirība starp siltuma izkliedi un paveikto darbu?
1. Paveiktais darbs ir enerģijas daudzums, kas pārvērsts vēlamajā izvadā, kur siltuma izkliede ir enerģija, kas izšķiesta kā siltums.
2. Veiktais darbs ir vēlamā daļa, un siltuma izkliedēšana nav vēlama.
3. Kaut arī nevēlama, siltuma izkliedi nevar samazināt līdz nullei saskaņā ar fizikas likumiem.
4. Ja paveiktā darba procentuālā attiecība pret kopējo piegādāto enerģiju ir lielāka, sistēma ir “ļoti efektīva”, kur sistēma ir “maz efektīva”, ja siltuma izkliede ir lielāka.
