Kif l-Ivvel u t-Tagħmir Huma Interċanġiabili

F’dal articlu, se ssogħġġu l-konċett tal-equivalent mekaniku tal-ħalijiet, li jistgħu jkunu mibdula bejn il-lavoro mekaniku u l-ħalijiet. Se studjaw ukoll is-silġar u s-scoprit tas-silġar li għad-dan il-konċett u kif dan għada l-għall-impostazzjoni tas-silġar termodinamika.

X’Hu l-Equivalent Mekaniku tal-Ħalijiet?

L-equivalent mekaniku tal-ħalijiet hu terminu li jiddeskrivi r-relazzjoni bejn il-lavoro mekaniku u l-ħalijiet.

Hu definit bħala l-ammont ta’ xogħol necessaru biex jagħmel ammont unitarju ta’ ħalijiet fis-sistema. Is-simbolu għall-equivalent mekaniku tal-ħalijiet hu J, u huwa mafhum wkoll bħala konstanti ta’ Joule jew equivalent mekaniku ta’ Joule tal-ħalijiet għal dan il-mixta li qabel għaddejjef misurahu.

Il-formola għall-equivalent mekaniku tal-ħalijiet hi:

fejn W hu l-xogħol magħmul fuq sistema, u Q hu l-ħalijiet meġġa fil-sistema.

L-unità għall-equivalent mekaniku tal-ħalijiet hi joule per kalura (J/cal), li dhaħalna li xogħol ta’ joule wahda jipproduċi kalura ta’ kalura wahda. Kalura wahda hi l-ammont ta’ ħalijiet necessari biex jiżżid it-temperatura ta’ grammu wahed ta’ ilma bi grad wisq Celsius.

Kif Fu Scoprut l-Equivalent Mekaniku tal-Ħalijiet?

Il-konċett li l-lavoro mekaniku u l-ħalijiet huma interscambiabili kien ippropost mill-ewwel minn Benjamin Thompson, anke ma’ Count Rumford, fl-1798. Huwa osservaj li ammont kbir ta’ ħalijiet kienu mgħodd minn frizzjoni meta kien qed jagħtija t-tubetti tal-artillierja f’arsenal ta’ Munich. Huwa konkluda li l-ħalijiet ma kienx sustanza, kif kien smux, iżda forma ta’ mozzjoni.

Però, Rumford ma provdixx valur numeriku għall-equivalent mekaniku tal-ħalijiet, u mhux fehmtna esperiment kontrollat biex imisruhu. L-osservazzjonijiet tiegħu kienu sfidati mill-isuppurtaturi tal-teorija tal-kaloriku, li kienet tiddefendi li l-ħalijiet kien fluidu li tfalleg minn ċismi oħra ħot u l-oħrajn.

Il-prima persuna li għamel esperiment preċiż biex taffissa l-equivalent mekaniku tal-ħalijiet kien James Prescott Joule, fiziku Ingliż u birrani. Fl-1845, publikka artiklu intitolat “L-Equivalent Mekaniku tal-Ħalijiet,” fiha descriva l-apparat tagħha u l-metodu tiegħu.

Joule ġie użà calorimeter tal-ram tal-kupru full ta’ ilma u mekanismu tal-paddle-wheel attaccat għal peżi li kienu qed jiġu.

Meta l-peżi kienu qed jiġu, kienu stawġuw l-paddle wheel, li kien qiegħed jimmixja l-ilma fil-calorimeter. L-enerġija kinetika tal-peżi u l-paddle-wheel kienu mibdula għal enerġija tal-ħalijiet fil-ilma. Joule misura l-increment fit-temperatura tal-ilma u kalkula l-ammont ta’ xogħol magħmul mill-peżi. Irrepeti dan l-esperiment ħafna darba b’peżi differenti u altitudini u sara valur konsistent għal J: 778.24 foot-pound-force per grad Fahrenheit (4.1550 J/cal).

L-esperiment ta’ Joule provà li l-xogħol u l-ħalijiet kienu ekwivalenti u konservati,

li dhaħalna li dawn ma kielux jistgħux ikunu kkreati jew disintegraw imma tikun mibdula mill-bloku ta’ forma għal bloku ieħor. Dan kien pass importanti fid-develup tal-termodinamika, li hija studju tal-enerġija u t-tfals ta’ din.

X’Huma Aplikazzjonijiet tal-Equivalent Mekaniku tal-Ħalijiet?

Il-konċett tal-equivalent mekaniku tal-ħalijiet għandu applikazzjonijiet ħafna fis-silġar u l-inginerija. Pereżempju:

• Jispjega kif l-moturi jgħmlu biex jibdulu l-enerġija kemika ftul fil-lavoro mekaniku fi żvilġ.

• Innu calculaw l-effiċjenza tal-makini u t-processi biex niftuħhom l-input tax-xogħol u l-output tal-ħalijiet.

• Jgħinuna ndeżignaw aparati li jistgħu ibdalu l-ħalijiet tasfiex fil-lavoro utili, kif biss generatorji termoelettriki.

• Jgħinuna nifhem kif l-organismi viventi jagħmlu użu tal-enerġija metabolika biex jagħmlu diversi funzjonijiet.

L-equivalent mekaniku tal-ħalijiet huwa wkoll relazjonat mal-konċetti oħra importanti fil-termodinamika, bħal l-entropija, l-kapaċità spesifik tal-ħalijiet, l-ħalijiet latent, u l-espansjoni termika.

Konkluzzjoni

F’dan l-artiklu, inketa l-equivalent mekaniku tal-ħalijiet,

li hu l-ammont ta’ xogħol necessaru biex jagħmel ammont unitarju ta’ ħalijiet fis-sistema. Innu vdu ukoll kif din il-konċett kienu skoprt minn Rumford u Joule permezz ta’ esperimenti fuq il-frizzjoni u l-mixja tal-ilma. Nharaf ukoll xi aplikazzjonijiet u implikazzjonijiet ta’ din il-konċett fis-silġar u l-inginerija.

Dikjarazzjoni: Respektu l-original, artikoli ħafna li huma waħda għall-iżdied, jekk hemm infringment jekk jogħġbok kontattja lil delete.