Chaleur dissipée par rapport au travail accompli
Nous utilisons des systèmes électriques, mécaniques ou tout autre type pour effectuer certains travaux. Par exemple, nous utilisons l'équipement électrique appelé « ampoule » pour obtenir de la lumière. Dans une ampoule, l'énergie électrique est convertie en énergie lumineuse (ou en ondes électromagnétiques). Cependant, toute l'énergie électrique fournie à une ampoule n'est pas convertie en lumière, bien que nous le souhaitions. Une partie de l'énergie électrique est convertie en chaleur (ce que nous ne voulons pas), et c'est ce qu'on appelle la dissipation thermique. La quantité d'énergie qui est réellement convertie en lumière (c'est un certain pourcentage de l'énergie totale fournie) est appelée le « travail accompli ».
Chaleur dissipée
Tout système dynamique (électrique, mécanique ou autre) dissipe de la chaleur pour de nombreuses raisons telles que le frottement, l'impédance, la turbulence, etc. C'est un phénomène indésirable, mais inévitable selon les lois de la thermodynamique. Cependant, nous pouvons minimiser la quantité de dissipation de chaleur grâce à une conception appropriée du système. Par exemple, la « correction du facteur de puissance » dans les systèmes électriques peut réduire davantage la dissipation de chaleur.
Dans le cas d'une ampoule à incandescence, la chaleur est dissipée lorsque le courant traverse le filament. Il émet non seulement des ondes lumineuses souhaitées, mais également de la chaleur. La dissipation de chaleur est plus faible dans les ampoules CFL et LED que dans les ampoules à incandescence. Selon les concepts tels que "l'entropie" et le "cycle de Carnot" en thermodynamique, la dissipation de chaleur est inévitable, bien qu'elle puisse être minimisée.
Travail accompli
Dans un système, le travail accompli est l'énergie qui a été convertie en ce dont nous avons besoin. Pour une ampoule, c'est la quantité d'énergie lumineuse émise par celle-ci. Pour un moteur, c'est l'énergie cinétique de la partie tournante. Pour un téléviseur, il s'agit de l'énergie lumineuse et sonore émise par celui-ci. Le pourcentage de travail accompli par rapport à l'énergie totale fournie est appelé « efficacité ». Le travail accompli est toujours inférieur à l'énergie totale fournie, car une certaine quantité de dissipation de chaleur est inévitable. Par conséquent, des systèmes efficaces à 100 % sont impossibles. Même un système totalement mécanique dissipera une partie de la chaleur due au frottement.
Quelle est la différence entre la chaleur dissipée et le travail accompli ?
1. Le travail accompli est la quantité d'énergie convertie en sortie souhaitée, où la dissipation de chaleur est l'énergie gaspillée sous forme de chaleur.
2. Le travail accompli est la partie recherchée et la dissipation de chaleur est indésirable.
3. Bien qu'elle soit indésirable, la dissipation thermique ne peut pas être réduite à zéro selon les lois de la physique.
4. Si le pourcentage de travail accompli par rapport à l'énergie totale fournie est plus élevé, le système est « à haut rendement », où le système est « à faible rendement » si la dissipation de chaleur est plus élevée.
