Jinsi Kazi ya Mekaniki na Joto Vinaweza Kusubiri Vile Vyote

Katika makala hii, tutajadili maana ya kipekee cha joto, ambacho kinatafsiriwa kuwa kazi ya mwendo na joto yanaweza kutumika moja kwa moja. Tutaenda pia kujifunza kuhusu majaribio na utafiti uliyofanikiwa kufikia fikra hii na jinsi ilivyosaidia kuanzisha sayansi ya thermodynamics.

Kipekee cha Joto ni nini?

Kipekee cha joto ni maneno yanayotafsiria uhusiano kati ya kazi ya mwendo na joto.

Ina maana ya kiasi cha kazi kinachohitajika kubuni kiasi chache cha joto katika mfumo. Alama ya kipekee cha joto ni J, na inatafsiriwa pia kama sababu ya Joule au kipekee cha joto la Joule baada ya mtaalamu aliyehesabiwa wa kwanza.

Formula ya kipekee cha joto ni:

ambapo W ni kazi imefanyika katika mfumo, na Q ni joto kilichokamilika katika mfumo.

Ungano wa kipekee cha joto ni joule per calorie (J/cal), ambayo inamaanisha kuwa joule moja ya kazi huunda calorie moja ya joto. Calorie moja ni kiasi cha joto kinachohitajika kusonga joto cha gramu moja cha maji kwa digri moja Celsius.

Jinsi Kipekee cha Joto Kilipatambuliwa

Fikra ya kuwa kazi ya mwendo na joto yanaweza kutumika moja kwa moja ilipatambuliwa kwanza na Benjamin Thompson, ambaye anavyoita Count Rumford, mwaka 1798. Alikuwa ameona kuwa joto kikubwa kimeundwa kwa sifa ya upindelezi wakati wa kutengeneza bora za kanoni katika arsenal moja Munich. Akaamua kuwa joto haikuwa substance, kama ilivyomfikirishwa awali, lakini ni aina ya mzunguko.

Hata hivyo, Rumford hakutoa thamani namba kwa kipekee cha joto, wala hakufanya majaribio kimataifa kuthibitisha. Mapendekezo yake yalikataliwa na wale wanaosaidia teoria ya caloric, ambayo ilihisi kuwa joto ni fluid ambayo hutoka kwenye vitu vinavyo joto kwa vitu vinavyo moto.

Mtu wa kwanza kufanya majaribio kimataifa kuthibitisha kipekee cha joto ni James Prescott Joule, mtaalamu wa fizikia na brewer wa Kiingereza. Mwaka 1845, aliandaa karatasi iliyoitwa “Kipekee cha Joto,” ambayo alikutaja mikakati yake na njia.

Joule alitumia calorimeter wa kupanda wa maji na mekanizmo wa paddle-wheel unaoelekea mzigo.

Wakati mzigo walikuwa wanapungua, walipiga paddle wheel, ambayo ilisukuma maji ndani ya calorimeter. Nishati ya mzigo na paddle-wheel iliikutana kwa nishati ya joto katika maji. Joule alihamisha ongezeko la joto la maji na akahesabu kiasi cha kazi kilichofanyika kwa mzigo. Alijaribu majaribio hii mara nyingi na uzito tofauti na magari tofauti na akaleta thamani sahihi kwa J: 778.24 foot-pound-force per degree Fahrenheit (4.1550 J/cal).

Majaribio ya Joule yakuthibitisha kuwa kazi na joto yanaweza kutumika moja kwa moja na kuhifadhiwa,

maana kwamba hayawezi kutengenezwa au kuharibika tu kunitumika moja kwa moja. Hii ilikuwa hatua kuu katika ukuaji wa thermodynamics, ambayo ni utafiti wa nishati na maabadiliko yake.

Je, Ni Matumizi Gani ya Kipekee Cha Joto?

Maana ya kipekee cha joto ina matumizi mengi katika sayansi na uhandisi. Kwa mfano:

• Inaelezea jinsi vyombo vya nguvu viwili vyanafanya kazi kutumia nishati ya chemikal katika mafuta kwa nishati ya mwendo.

• Inasaidia kutathmini ubora wa mashine na miundombinu kwa kulinganisha kazi imewekwa na joto uliochapa.

• Inasaidia kutengeneza zana zinazoweza kutumia joto lisilo hitaji kwa kazi muhimu, kama vile wagawaji wa thermoelectric.

• Inasaidia kuelewa jinsi wanyama hai hutoa nishati ya metaboli kufanya shughuli mbalimbali.

Kipekee cha joto pia kina uhusiano na maana muhimu zingine katika thermodynamics, kama vile entropy, specific heat capacity, latent heat, na thermal expansion.

Mwisho

Katika makala hii, tumejifunza kuhusu kipekee cha joto,

ambako ni kiasi cha kazi kinachohitajika kubuni kiasi chache cha joto katika mfumo. Tumeona pia jinsi maana hii ilipatambuliwa na Rumford na Joule kwa majaribio kuhusu upindelezi na kutengeneza maji. Hatimaye, tumediskisia baadhi ya matumizi na maana ya maana hii katika sayansi na uhandisi.

Taarifa: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.