Uma sociedade industrial funciona devido à sua capacidade de converter energia de uma forma para outra. A energia contida na água corrente, na queima de carvão ou na captação da luz solar, convertida em eletricidade, é então armazenada em baterias químicas para serem liberadas em uma série de outras aplicações. Quando você acende o interruptor da sua lanterna, você participa de uma série de conversões de energia do botão para o feixe de luz.

Termodinâmica e conversão de energia

Em uma lanterna, a energia deve passar da fonte de energia (geralmente uma bateria) para a fonte de luz (freqüentemente uma lâmpada incandescente, às vezes um LED). No entanto, toda vez que a energia muda de forma, parte dela é perdida como calor - um princípio fundamental da termodinâmica. Lanternas usando lâmpadas incandescentes perdem a maior parte de sua energia como calor através da operação do próprio bulbo. Lâmpadas incandescentes são uma boa maneira de se aquecer, mas não é uma boa maneira de iluminar seu caminho com eficiência.

A bateria

Quando você pressiona o botão em uma tocha elétrica ou lanterna, o primeiro conversão de energia vem da própria bateria. As baterias usam eletrodos de metal em uma pasta química para armazenar eletricidade; À medida que o eletrodo oxida, libera elétrons. Em algumas baterias, esse processo é unidirecional. Quando a bateria descarregar, é inútil. Você pode usar baterias recarregáveis. É possível adicionar eletricidade a eles em um processo que é altamente eficiente em termos de energia, tornando-os uma alternativa ambientalmente amigável aos alcalinos descartáveis.

A lâmpada

Uma lâmpada incandescente consiste em um vidro selado a vácuo câmara com um filamento de arame fino dentro. Quando a eletricidade passa pelo fio, a resistência faz com que ela aqueça. Essa conversão de eletricidade para o calor é a segunda conversão de energia em uma lanterna típica. Isso é feito com quase 100% de eficiência. Praticamente toda a eletricidade entra em produção de calor, como em um radiador elétrico ou fogão. Estes também geram luz, como o brilho vermelho-alaranjado do elemento demonstra.

Luz e Calor

Para produzir luz, o filamento deve aquecer até brilhar um branco brilhante. Este processo é extremamente ineficiente em termos energéticos. Até 95% da energia aplicada ao bulbo é perdida como calor inútil em vez de iluminação. Lanternas modernas podem usar "diodos emissores de luz", ou LEDs, em vez de lâmpadas incandescentes. Os LEDs emitem luz diretamente, sem a necessidade de aquecer um elemento; isso permite que eles ignorem a conversão de energia mais desperdiçada de uma lanterna.