Článek
Nezávislá skupina vědkyň a vědců z českých i zahraničních výzkumných institucí odpovídá na vaše dotazy. Některé odpovědi pak sdílí i na sociálních sítích Facebook, Twitter, Instagram, Threads a zde na Médiu.
Dotaz
Zajímalo by mě, jestli platí, že každý elektrický spotřebič ve výsledku transformuje elektrickou energii v teplo (které vytápí dům). U topných spirál v troubě a přímotopu je to jasné, ale platí to i u žárovek, ventilátorů, čerpadel nebo i ledničky?
Minutová odpověď
- Každý elektrický spotřebič uvolňuje nějaké teplo, kterému říkáme Jouleovo.
- Některé spotřebiče jsou postavené na uvolňování tepla (topné spirály), u jiných se tepla snažíme všemožně zbavit (procesor u počítače), aby spotřebič nepoškodilo.
- Obecně se nedá říci, že veškerá elektrická energie se přemění jenom na teplo.
Odpověď
Každým elektrickým spotřebičem prochází elektrický proud [1]. U kovových vodičů je proud tvořen usměrněným pohybem elektronů, které při svém pohybu narážejí do kladně nabitých atomů, které se na přenosu proudu nepodílejí (kationty). Elektrický proud je tedy forma kinetické (pohybové) energie a obecně platí, že v rámci systému se celková energie zachovává [2]. Nic ale nebrání tomu, aby se jedna forma energie přeměnila v jinou.
Jouleovo teplo
Tak například ony srážky elektronů vedou ke vzniku Jouleova tepla [3], které je také formou energie. To znamená, že část elektrické energie se ve vodiči vždy přemění na teplo. Jouleovo teplo se proto týká všech běžících elektrických spotřebičů. U některých je toto teplo vítané, jako například v topné spirále u elektrické trouby. U jiných je naopak na škodu, protože může způsobit jejich poškození – například u procesorů v počítači, kde každý procesor musí mít svůj chladič na rozptýlení tepla [4].
Žárovka a baterie
Ovšem elektrická energie se nepřeměňuje jen na teplo, ale třeba i na světlo. Příkladem je klasická žárovka. V té se nachází wolframové vlákno, které je průchodem elektrického proudu zahříváno. To způsobí rozvibrování atomů wolframu ve vlákně. Tyto excitované (vybuzené) atomy mají snahu se přebytečné energie zbavit a jednou z možností je vyzáření (emise) fotonu [5]. Dalším příkladem přeměny elektrické energie v jinou formu energie, než jen teplo je nabíjení baterie [6]. Elektrická energie se v baterii přeměňuje z velké části na ukládanou chemickou energii, i když probíhající reakce uvolní při nabíjení i nějaké to teplo.
Shrnutí
Na závěr se vrátíme k odpovědi na původní otázku: Ano, každý elektrický spotřebič bude ve výsledku uvolňovat nějaké teplo, které bude určitou měrou přispívat k ohřevu svého okolí. Ale určitě neplatí, že se veškerá elektrická energie přemění na teplo. Jisté je jen to, že se žádná energie neztratí. Zákony fyziky jsou neúprosné.
Pro Zeptej se vědce odpovídal Vítek
Zdroje
[1] https://cs.wikipedia.org/wiki/Elektrick%C3%BD_proud
[2] https://cs.wikipedia.org/wiki/Z%C3%A1kon_zachov%C3%A1n%C3%AD_energie
[3] https://cs.wikipedia.org/wiki/Jouleovo_teplo
[4] https://cs.wikipedia.org/wiki/Disipace
[5] https://www.scienceabc.com/pure-sciences/how-does-a-light-bulb-work-working-principle.html
[6] https://www.electronicproducts.com/fundamentals-of-battery-charging-part-1/
Zeptej se vědce
Projekt Zeptej se vědce se snaží zprostředkovat kontakt mezi vědeckou a nevědeckou veřejností. Máte-li na vědce nějaký dotaz, zeptejte se nás na Facebooku, Twitteru nebo Instagramu. Líbí se vám naše příspěvky? Podpořit nás můžete na https://donio.cz/naucme-vedce-vypravet
