ความร้อนกระจาย vs งานสำเร็จ
เราใช้ระบบไฟฟ้า เครื่องกล หรือระบบอื่นๆ เพื่อทำงานให้เสร็จ ตัวอย่างเช่น เราใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่เรียกว่า 'หลอดไฟ' เพื่อรับแสง ในหลอดไฟ พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานแสง (หรือเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) อย่างไรก็ตาม พลังงานไฟฟ้าทั้งหมดที่จ่ายให้กับหลอดไฟจะไม่ถูกแปลงเป็นแสง แม้ว่าเราต้องการให้เป็นก็ตาม พลังงานไฟฟ้าบางส่วนถูกแปลงเป็นความร้อน (ซึ่งเราไม่ต้องการ) และเรียกว่าการกระจายความร้อน ปริมาณพลังงานที่แปลงเป็นแสงจริง ๆ (นี่คือเปอร์เซ็นต์ของพลังงานทั้งหมดที่ให้มา) เรียกว่า 'งานสำเร็จ'
กระจายความร้อน
ระบบไดนามิกใดๆ (ไฟฟ้า เครื่องกล หรืออื่นๆ) กระจายความร้อนบางส่วนเนื่องจากหลายสาเหตุ เช่น การเสียดสี อิมพีแดนซ์ ความปั่นป่วน ฯลฯ นี่เป็นปรากฏการณ์ที่ไม่ต้องการแต่หลีกเลี่ยงไม่ได้ตามกฎหมายของเทอร์โมไดนามิกส์ อย่างไรก็ตาม เราสามารถลดปริมาณการกระจายความร้อนได้ด้วยการออกแบบระบบที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น 'การแก้ไขตัวประกอบกำลัง' ในระบบไฟฟ้าสามารถลดการกระจายความร้อนได้ในระดับที่สูงขึ้น
กรณีเป็นหลอดไส้ ความร้อนจะกระจายเมื่อกระแสไหลผ่านไส้หลอด มันปล่อยคลื่นแสงที่ต้องการไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังให้ความร้อนอีกด้วย การกระจายความร้อนในหลอด CFL และ LED ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับหลอดไส้ ตามแนวคิดเช่น 'เอนโทรปี' และ 'วัฏจักรคาร์โนต์' ในอุณหพลศาสตร์ การกระจายความร้อนเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แม้ว่าจะสามารถย่อให้เล็กสุดได้
งานสำเร็จ
ในระบบ งานที่สำเร็จคือพลังงานที่ถูกแปลงเป็นสิ่งที่เราต้องการสำหรับหลอดไฟ มันคือปริมาณพลังงานแสงที่ปล่อยออกมา สำหรับมอเตอร์ มันคือพลังงานจลน์ของชิ้นส่วนที่หมุน สำหรับโทรทัศน์นั้นเป็นพลังงานแสงและเสียงที่ปล่อยออกมา เปอร์เซ็นต์ของงานที่ทำสำเร็จกับพลังงานทั้งหมดที่จ่ายไปเรียกว่า 'ประสิทธิภาพ' งานที่ทำสำเร็จจะน้อยกว่าพลังงานทั้งหมดที่จ่ายไปเสมอ เนื่องจากปริมาณการกระจายความร้อนบางส่วนไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ ดังนั้นระบบที่มีประสิทธิภาพ 100% จึงเป็นไปไม่ได้ แม้แต่ระบบกลไกทั้งหมดก็จะกระจายความร้อนบางส่วนเนื่องจากแรงเสียดทาน
ความร้อนกระจายและงานสำเร็จต่างกันอย่างไร
1. งานที่สำเร็จคือปริมาณพลังงานที่แปลงเป็นเอาต์พุตที่ต้องการ โดยที่การกระจายความร้อนเป็นพลังงานที่สูญเสียไปเป็นความร้อน
2. งานที่ทำสำเร็จเป็นส่วนที่ต้องการ และไม่ต้องการการกระจายความร้อน
3. แม้ว่าจะไม่ต้องการ แต่การกระจายความร้อนไม่สามารถลดลงเป็นศูนย์ได้ตามกฎหมายในฟิสิกส์
4. หากเปอร์เซ็นต์ของงานที่ทำสำเร็จต่อพลังงานทั้งหมดที่จ่ายไปนั้นสูงกว่า ระบบจะ "มีประสิทธิภาพสูง" โดยที่ระบบจะ "มีประสิทธิภาพต่ำ" หากการกระจายความร้อนสูงขึ้น