Odvedena toplota v primerjavi z opravljenim delom
Uporabljamo električne, mehanske ali druge vrste sistemov, da opravimo nekaj dela. Na primer, za pridobivanje svetlobe uporabljamo električno opremo, imenovano "žarnica". V žarnici se električna energija pretvori v svetlobno (ali v elektromagnetno valovanje). Vendar pa se vsa električna energija, dovedena v žarnico, ne pretvori v svetlobo, čeprav si to želimo. Nekaj električne energije se pretvori v toploto (česar ne želimo) in je znano kot odvajanje toplote. Količina energije, ki se dejansko pretvori v svetlobo (to je nekaj odstotkov celotne dobavljene energije), se imenuje "opravljeno delo".
Odvajanje toplote
Vsak dinamični sistem (električni, mehanski ali kateri koli drug) odvaja nekaj toplote zaradi številnih razlogov, kot so trenje, impedanca, turbulenca itd. To je neželen, a neizogiben pojav po zakonih termodinamike. Vendar pa lahko z ustrezno zasnovo sistema zmanjšamo količino odvajanja toplote. Na primer, "korekcija faktorja moči" v električnih sistemih lahko v večji meri zmanjša odvajanje toplote.
V primeru žarnice z žarilno nitko se toplota odvaja, ko tok teče skozi žarilno nitko. Ne oddaja le želenih svetlobnih valov, ampak tudi toploto. Odvajanje toplote je manjše pri CFL in LED žarnicah v primerjavi z žarnicami z žarilno nitko. V skladu s koncepti, kot sta "entropija" in "Carnotov cikel" v termodinamiki, je odvajanje toplote neizogibno, čeprav ga je mogoče zmanjšati.
Delo opravljeno
V sistemu je opravljeno delo energija, ki je bila pretvorjena v tisto, kar potrebujemo. Za žarnico je to količina svetlobne energije, ki jo oddaja. Za motor je to kinetična energija vrtečega se dela. Za televizijo sta svetlobna in zvočna energija, ki jo oddajata. Odstotek opravljenega dela glede na celotno dobavljeno energijo je znan kot "učinkovitost". Opravljeno delo je vedno manjše od skupne dobavljene energije, saj je določena količina odvajanja toplote neizogibna. Zato 100-odstotno učinkoviti sistemi niso mogoči. Celo popolnoma mehanski sistem bo zaradi trenja odvedel nekaj toplote.
Kakšna je razlika med odvajanjem toplote in opravljenim delom?
1. Opravljeno delo je količina energije, pretvorjene v želeni izhod, kjer je odvajanje toplote energija, izgubljena kot toplota.
2. Opravljeno delo je zaželen del, odvajanje toplote pa nezaželeno.
3. Čeprav je nezaželeno, odvajanja toplote v skladu z zakoni fizike ni mogoče zmanjšati na nič.
4. Če je odstotek opravljenega dela glede na celotno dobavljeno energijo višji, je sistem "visoko učinkovit", pri čemer je sistem "nizko učinkovit", če je odvajanje toplote večje.
