Una società industriale funziona grazie alla sua capacità di convertire energia da una forma all'altra. L'energia contenuta nell'acqua che scorre veloce, brucia carbone o cattura la luce del sole, convertita in energia elettrica, viene quindi immagazzinata in batterie chimiche per il rilascio in una miriade di altre applicazioni. Quando colpisci l'interruttore della torcia, partecipi a una serie di conversioni energetiche dal pulsante al raggio della luce.
Termodinamica e conversione dell'energia
In una torcia elettrica, l'energia deve spostarsi dalla fonte di alimentazione (generalmente una batteria) alla fonte di luce (spesso una lampadina a incandescenza, a volte un LED). Tuttavia, ogni volta che l'energia cambia forma, parte di essa viene persa sotto forma di calore, un principio fondamentale della termodinamica. Le torce che utilizzano lampadine a incandescenza perdono la maggior parte della loro energia come calore attraverso il funzionamento della lampadina stessa. Le lampadine a incandescenza sono un buon modo per stare al caldo, ma non è un buon modo per illuminare il tuo percorso in modo efficiente.
La batteria
Quando premi il pulsante su una torcia elettrica o una torcia elettrica, il primo la conversione di energia proviene dalla batteria stessa. Le batterie usano elettrodi metallici fissati in una pasta chimica per immagazzinare elettricità; quando l'elettrodo si ossida, rilascia elettroni. In alcune batterie, questo processo è a senso unico. Una volta che la batteria si scarica, è inutile. È possibile utilizzare batterie ricaricabili. È possibile aggiungere elettricità in un processo altamente efficiente dal punto di vista energetico, rendendoli un'alternativa ecologica alle soluzioni alcaline monouso.
La lampadina
Una lampadina a incandescenza costituita da un vetro sigillato a vuoto camera con un filamento di filo sottile all'interno. Quando l'elettricità passa attraverso il filo, la resistenza lo fa riscaldare. Questa conversione di elettricità in calore è la seconda conversione di energia in una tipica torcia. Questo è fatto con efficienza quasi al 100%. Praticamente tutta l'elettricità viene utilizzata per produrre calore, come un radiatore elettrico o un fornello. Questi generano anche la luce, come dimostra il bagliore rosso-arancione dell'elemento.
Luce e calore
Per produrre luce, il filamento deve riscaldarsi fino a quando non emette un bagliore bianco. Questo processo è estremamente inefficiente dal punto di vista energetico. Fino al 95% della potenza applicata alla lampadina viene persa come calore inutile piuttosto che come illuminazione. Le moderne torce possono utilizzare "diodi emettitori di luce" o LED, anziché lampadine a incandescenza. I LED emettono luce direttamente, senza la necessità di riscaldare un elemento; questo permette loro di saltare la conversione di energia più dispendiosa di una torcia.
