الكافئ الميكانيكي للحرارة

المعادل الميكانيكي للحرارة هو كمية العمل الميكانيكي المطلوبة لإنتاج كمية معينة من الحرارة. إنه مبدأ أساسي في الديناميكا الحرارية يربط بين الكمية الفيزيائية للحرارة والعمل.

تم اقتراح مفهوم المعادل الميكانيكي للحرارة لأول مرة من قبل العالم الفرنسي سادي كارنو في أوائل القرن التاسع عشر، وتم تحسينه لاحقاً بواسطة جيمس جول وغيره من العلماء. ويوضح أن كمية معينة من الحرارة يمكن تحويلها إلى كمية مكافئة من العمل الميكانيكي والعكس صحيح.

عادة ما يتم التعبير عن المعادل الميكانيكي للحرارة من حيث الطاقة المطلوبة لرفع درجة حرارة كتلة وحدة من مادة معينة بمقدار معين. على سبيل المثال، المعادل الميكانيكي للحرارة للماء هو كمية العمل المطلوبة لرفع درجة حرارة غرام واحد من الماء بمقدار درجة واحدة مئوية.

المعادل الميكانيكي للحرارة هو مفهوم مهم في الديناميكا الحرارية لأنه يسمح بتحديد العلاقات بين الحرارة والعمل وتوضيحها. وهو أيضاً عامل رئيسي في تشغيل محركات الحرارة مثل محركات البخار، التي تقوم بتحويل الحرارة إلى عمل ميكانيكي.

عندما يكون W هو كمية العمل المنجز على نظام وQ هي كمية الحرارة الناتجة نتيجة هذا العمل، فإن

 W α Q

W = JQ

J = W/Q

وفقًا للمعادلة J، فإن كمية العمل التي يجب القيام بها على النظام لإنتاج وحدة واحدة من الحرارة هي المعادل الميكانيكي للحرارة.

تعتمد قيمة المعادل الميكانيكي للحرارة على المادة المستخدمة ودرجة الحرارة التي يحدث فيها التحويل. يعتبر عموماً ثابتًا، لكنه يمكن أن يتغير قليلاً بسبب عوامل مثل الضغط ورطوبة البيئة.

ما هو المعادل الميكانيكي للقيمة الثابتة لـ J؟

كمية العمل الميكانيكي المطلوبة لتسخين كتلة معينة من الماء بمقدار درجة واحدة مئوية. إنه السعة الحرارية للماء في درجة حرارة الغرفة، والتي تبلغ 4186 جول لكل كيلوجرام.

بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق فضلاً اتصل بنا للحذف.