Warmte afgevoerd versus voltooid werk
We gebruiken elektrische, mechanische of andere soorten systemen om wat werk te doen. We gebruiken bijvoorbeeld de elektrische apparatuur genaamd 'bulb' om licht te krijgen. In een lamp wordt elektrische energie omgezet in lichtenergie (of in elektromagnetische golven). Alle elektrische energie die in een lamp wordt geleverd, wordt echter niet omgezet in licht, hoewel we dat wel willen. Een deel van de elektrische energie wordt omgezet in warmte (wat we niet willen), en staat bekend als warmteafvoer. De hoeveelheid energie die daadwerkelijk wordt omgezet in licht (dit is een percentage van de totale geleverde energie) wordt het 'verrichte werk' genoemd.
Warmte gedissipeerd
Elk dynamisch systeem (elektrisch, mechanisch of enig ander) voert warmte af vanwege vele redenen zoals wrijving, impedantie, turbulentie enz. Dit is een ongewenst, maar onvermijdelijk fenomeen volgens de wetten van de thermodynamica. We kunnen de hoeveelheid warmteafvoer echter minimaliseren door een goed systeemontwerp. Zo kan 'power factor correction' in elektrische systemen de warmteafvoer in grotere mate verminderen.
In het geval van een gloeilamp wordt warmte afgevoerd wanneer de stroom door de gloeidraad loopt. Het zendt niet alleen gewenste lichtgolven uit, maar ook warmte. De warmteafvoer is lager in CFL- en LED-lampen in vergelijking met gloeilampen. Volgens de concepten 'entropie' en 'Carnotcyclus' in de thermodynamica, is warmteafvoer onvermijdelijk, hoewel het kan worden geminimaliseerd.
Werk volbracht
In een systeem is het geleverde werk de energie die is omgezet in wat we nodig hebben. Voor een lamp is het de hoeveelheid lichtenergie die eruit wordt uitgestraald. Voor een motor is het de kinetische energie van het roterende deel. Voor een televisie is het licht- en geluidsenergie die eruit wordt uitgezonden. Het percentage verrichte arbeid ten opzichte van de totale geleverde energie staat bekend als 'efficiëntie'. Het geleverde werk is altijd minder dan de totale geleverde energie, aangezien een zekere mate van warmteafvoer onvermijdelijk is. Daarom zijn 100% efficiënte systemen onmogelijk. Zelfs een volledig mechanisch systeem zal wat warmte afvoeren door wrijving.
Wat is het verschil tussen warmteafgifte en werk geleverd?
1. Het uitgevoerde werk is de hoeveelheid energie die wordt omgezet in de gewenste output, waarbij warmteafvoer de energie is die als warmte wordt verspild.
2. Volbracht werk is het gewenste deel, en warmteafvoer is ongewenst.
3. Hoewel ongewenst, kan warmteafvoer niet tot nul worden teruggebracht volgens de wetten in de natuurkunde.
4. Als het percentage verrichte arbeid ten opzichte van de totale geleverde energie hoger is, is het systeem 'hoog rendement', waar het systeem 'laag efficiënt' is als de warmteafvoer hoger is.
