Abgeführte Wärme vs. Erledigte Arbeit
Wir verwenden elektrische, mechanische oder andere Arten von Systemen, um einige Arbeiten zu erledigen. Zum Beispiel verwenden wir das elektrische Gerät namens „Glühbirne“, um Licht zu bekommen. In einer Glühbirne wird elektrische Energie in Lichtenergie (bzw. in elektromagnetische Wellen) umgewandelt. Allerdings wird nicht die gesamte elektrische Energie, die einer Glühlampe zugeführt wird, in Licht umgewandelt, obwohl wir es uns wünschen. Ein Teil der elektrischen Energie wird in Wärme umgewandelt (was wir nicht wollen) und wird als Wärmeableitung bezeichnet. Die Menge an Energie, die tatsächlich in Licht umgewandelt wird (das ist ein Prozentsatz der zugeführten Gesamtenergie), wird als „erledigte Arbeit“bezeichnet.
Abgeführte Wärme
Jedes dynamische System (elektrisch, mechanisch oder jedes andere) gibt aus vielen Gründen wie Reibung, Impedanz, Turbulenz usw. etwas Wärme ab. Dies ist ein unerwünschtes, aber unvermeidbares Phänomen gemäß den Gesetzen der Thermodynamik. Wir können jedoch die Menge an Wärmeabgabe durch ein geeignetes Systemdesign minimieren. Beispielsweise kann durch eine „Leistungsfaktorkorrektur“in elektrischen Systemen die Wärmeabgabe stärker reduziert werden.
Bei einer Glühlampe wird Wärme abgeführt, wenn Strom durch den Glühfaden fließt. Es gibt nicht nur gewünschte Lichtwellen ab, sondern auch Wärme. Die Wärmeabgabe ist bei CFL- und LED-Lampen im Vergleich zu Glühlampen geringer. Gemäß den Konzepten wie „Entropie“und „Carnot-Zyklus“in der Thermodynamik ist die Wärmeabgabe unvermeidlich, obwohl sie minimiert werden kann.
Erledigte Arbeit
In einem System ist die geleistete Arbeit die Energie, die in das umgewandelt wurde, was wir brauchen. Bei einer Glühbirne ist es die Menge an Lichtenergie, die von ihr ausgestrahlt wird. Bei einem Motor ist es die kinetische Energie des rotierenden Teils. Bei einem Fernseher ist es Licht- und Schallenergie, die von ihm ausgestrahlt wird. Der Anteil der geleisteten Arbeit an der zugeführten Gesamtenergie wird als „Effizienz“bezeichnet. Die geleistete Arbeit ist immer kleiner als die insgesamt zugeführte Energie, da eine gewisse Wärmeabfuhr unvermeidbar ist. Daher sind 100 % effiziente Systeme unmöglich. Selbst ein vollständig mechanisches System wird durch Reibung etwas Wärme abgeben.
Was ist der Unterschied zwischen Wärmeabgabe und geleisteter Arbeit?
1. Die geleistete Arbeit ist die Energiemenge, die in die gewünschte Leistung umgewandelt wird, wobei die Wärmeabgabe die Energie ist, die als Wärme verschwendet wird.
2. Die geleistete Arbeit ist der erwünschte Teil, und die Wärmeableitung ist unerwünscht.
3. Obwohl unerwünscht, kann die Wärmeabgabe nach physikalischen Gesetzen nicht auf Null reduziert werden.
4. Wenn der Anteil der geleisteten Arbeit an der zugeführten Gesamtenergie höher ist, ist das System „hocheffizient“, während das System „niedrig effizient“ist, wenn die Wärmeabgabe höher ist.
