Contenuto
Una società industriale funziona grazie alla sua capacità di convertire l'energia da una forma all'altra. L'energia contenuta nell'acqua che scorre, bruciando carbone o catturando la luce solare, convertita in elettricità, viene quindi immagazzinata in batterie chimiche per essere rilasciata in una miriade di altre applicazioni. Quando premi l'interruttore sulla torcia, stai prendendo parte a una serie di conversioni di energia dal pulsante al raggio di luce.
Termodinamica e conversione dell'energia
In una torcia, l'energia deve spostarsi dalla fonte di alimentazione (generalmente una batteria) alla fonte di luce (spesso una lampadina a incandescenza, a volte un LED). Tuttavia, ogni volta che si forma energia, una parte di essa viene persa sotto forma di calore, un principio fondamentale della termodinamica. Le torce che utilizzano lampadine a incandescenza perdono gran parte della loro energia sotto forma di calore attraverso il funzionamento della lampadina stessa. Le lampadine a incandescenza sono un buon modo per stare al caldo, ma non un buon modo per illuminare il tuo percorso in modo efficiente.
La batteria
Quando si preme il pulsante su una torcia elettrica o una torcia elettrica, la prima conversione di energia proviene dalla batteria stessa. Le batterie utilizzano elettrodi metallici inseriti in una pasta chimica per immagazzinare elettricità; quando l'elettrodo si ossida rilascia elettroni. In alcune batterie, questo processo è a senso unico. Una volta che la batteria si scarica, è inutile. È possibile utilizzare batterie ricaricabili. È possibile aggiungere elettricità in essi in un processo altamente efficiente dal punto di vista energetico, rendendoli un'alternativa ecologica agli alcalini usa e getta.
The Bulb
Una lampadina a incandescenza è costituita da una camera di vetro sigillata sotto vuoto con all'interno un sottile filamento di filo. Quando l'elettricità passa attraverso il filo, la resistenza provoca il riscaldamento. Questa conversione di elettricità in calore è la seconda conversione di energia in una torcia elettrica tipica. Questo viene fatto con un'efficienza quasi del 100%. Praticamente tutta l'energia elettrica produce calore, come in un radiatore elettrico o in una stufa. Questi generano anche luce, come dimostra il bagliore rosso-arancione dell'elemento.
Luce e calore
Per produrre luce, il filamento deve riscaldarsi fino a quando non emette un bianco brillante. Questo processo è estremamente inefficiente dal punto di vista energetico. Fino al 95% della potenza applicata alla lampadina viene persa come calore inutile anziché come illuminazione. Le moderne torce possono utilizzare "diodi emettitori di luce" o LED, anziché lampadine a incandescenza. I LED emettono luce direttamente, senza la necessità di riscaldare un elemento; questo consente loro di saltare la conversione di energia più dispendiosa di una torcia.