Chaleur dissipée vs travail accompli
Nous utilisons des systèmes électriques, mécaniques ou tout autre type de système 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 dans une ampoule n'est pas convertie en lumière, bien que nous souhaitons qu'elle le soit. Une partie de l'énergie électrique est convertie en chaleur (ce que nous ne voulons pas), et on parle de dissipation thermique. La quantité d'énergie réellement convertie en lumière (c'est un certain pourcentage de l'énergie totale fournie) est appelée «travail accompli».
Chaleur dissipée
Tout système dynamique (électrique, mécanique ou autre) dissipe de la chaleur pour de nombreuses raisons telles que frottement, impédance, turbulence, etc. Il s'agit d'un phénomène indésirable, mais inévitable selon les lois de la thermodynamique. Cependant, nous pouvons minimiser la quantité de dissipation thermique grâce à une conception appropriée du système. Par exemple, la «correction du facteur de puissance» dans les systèmes électriques peut réduire davantage la dissipation thermique.
Dans le cas d'une ampoule à incandescence, la chaleur est dissipée lorsque le courant passe à travers le filament. Il émet non seulement les ondes lumineuses souhaitées, mais également de la chaleur. La dissipation thermique est plus faible dans les ampoules CFL et LED que dans les ampoules à incandescence. Selon les concepts tels que «entropie» et «cycle de Carnot» en thermodynamique, la dissipation thermique est inévitable, même si elle peut 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, c'est l'énergie lumineuse et sonore qui en est émise. 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 dissipation thermique 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 désirée, où la dissipation thermique est l'énergie gaspillée sous forme de chaleur.
2. Le travail accompli est la partie recherchée et la dissipation thermique n'est pas souhaitée.
3. Bien que indésirable, la dissipation thermique ne peut 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 «très efficace», le système étant «peu efficace» si la dissipation thermique est plus élevée.
