మెకానికల్ వర్క్ మరియు హీట్ ఎలా పరస్పర మార్పిడిగలవు

ఈ వ్యాసంలో, మనం షక్తి యాంత్రిక సమానాంతరం అనే భావాన్ని చర్చ చేసుకుందాం, ఇది యాంత్రిక పని మరియు షక్తి ఒక తీహా మధ్య మార్పిడి చెందని ప్రకటిస్తుంది. మనం ఈ ఆలోచనకు వ్యాసంగా చేరిన ప్రయోగాలు, కనిపెట్టేలా చేసిన శోధనలు, మరియు ఇది ఎలా థర్మోడైనమిక్స్ విజ్ఞానాన్ని ఏర్పరచడంలో సహాయపడిందో నేర్చుకుందాం.

షక్తి యాంత్రిక సమానాంతరం ఏంటి?

షక్తి యాంత్రిక సమానాంతరం అనేది యాంత్రిక పని మరియు షక్తి మధ్య ఉన్న సంబంధాన్ని వివరించే పదం.

ఇది ఒక యూనిట్ షక్తిని రచించడానికి అవసరమైన పని యొక్క మొత్తాన్ని నిర్వచిస్తుంది. షక్తి యాంత్రిక సమానాంతరం యొక్క సంకేతం J, మరియు ఇది ఇది మొదట కొలసారం చేసిన శాస్త్రవేత్త జెమ్స్ ప్రెస్కట్ జౌల్ యొక్క పేరుతో జౌల్ స్థిరాంకం లేదా జౌల్ షక్తి యాంత్రిక సమానాంతరం గా కూడా తెలుసు.

షక్తి యాంత్రిక సమానాంతరం యొక్క సూత్రం:

ఇక్కడ W అనేది ఒక వ్యవస్థానికి చేసిన పని, Q అనేది వ్యవస్థాలో ఉత్పన్న షక్తి.

షక్తి యాంత్రిక సమానాంతరం యొక్క యూనిట్ జౌల్ ప్రతి క్యాలరీ (J/cal), ఇది ఒక జౌల్ పని ఒక క్యాలరీ షక్తిని రచిస్తుందని అర్థం. ఒక క్యాలరీ అనేది ఒక గ్రాము నీరిని ఒక డిగ్రీ సెల్సియస్ ప్రక్కనే పెంచడానికి అవసరమైన షక్తి.

షక్తి యాంత్రిక సమానాంతరం ఎలా కనుగొనబడింది?

యాంత్రిక పని మరియు షక్తి మధ్య మార్పిడి ఉన్నది అనే ఆలోచనను 1798లో బెన్జమిన్ థామ్సన్, మునుపటి కౌంట్ రమ్ఫోర్డ్ మొదటమైనట్లు సూచించారు. అతను మ్యూనిఖ్ లో ఒక ఆర్సెనల్‌లో కానన్ బారలను బోరింగ్ చేసినప్పుడు ఘర్షణ ద్వారా పెద్ద షక్తి ఉత్పన్నమవుతుందని గమనించారు. అతను షక్తి ముందు అనుకున్నట్లు ఒక పదార్థం కానంతో ఒక రకమైన చలనం అని ముఖ్యంగా చేసారు.

కానీ, రమ్ఫోర్డ్ షక్తి యాంత్రిక సమానాంతరం యొక్క సంఖ్యాత్మక విలువను ఇవ్వలేదు, లేదా దానిని కొలయడానికి ఒక నియంత్రిత ప్రయోగం చేయలేదు. అతని గమనాలు కలోరిక్ సిద్ధాంతం యొక్క ప్రధాన్యాల ద్వారా చూపించబడ్డాయి, ఇది షక్తిని ఒక ద్రవంగా అందించింది, ఇది ఆహ్మానం నుండి తప్పు శరీరాలకు ప్రవహించడం.

షక్తి యాంత్రిక సమానాంతరం యొక్క విలువను కొలయడానికి ఒక ఖచ్చిత ప్రయోగం చేసిన మొదటి వ్యక్తి జెమ్స్ ప్రెస్కట్ జౌల్, ఒక ఆంగ్ల భౌతిక శాస్త్రవేత్త, మరియు బ్ర్యువరీ. 1845లో, అతను "షక్తి యాంత్రిక సమానాంతరం" అనే పేపర్‌ను ప్రచురించారు, ఇది అతని ఉపకరణాలు మరియు విధానాలను వివరించింది.

జౌల్ ఒక కప్పర్ క్యాలరీమీటర్‌ను నీరుతో నింపారు, మరియు పడిపోవు వెయిట్లను కలిగిన పడల్-వీల్ మెకానిజం.

వెయిట్లు పడినప్పుడు, వాటి పడల్-వీల్ను తోచి, క్యాలరీమీటర్‌లో నీరు మిగిలిపోయింది. వెయిట్లు మరియు పడల్-వీల్ యొక్క కాయన్టిక్ శక్తి నీరులో షక్తి శక్తిగా మారింది. జౌల్ నీరు యొక్క టెంపరేచర్ పెరిగిన మొత్తాన్ని కొలసారం చేశారు, మరియు వెయిట్లు చేసిన పని యొక్క మొత్తాన్ని కాల్కులేట్ చేశారు. అతను వేర్వేరు వెయిట్లు మరియు ఎత్తులతో ఈ ప్రయోగాన్ని అనేకసార్లు చేశారు, J: 778.24 ఫుట్-పౌండ్-ఫోర్స్ ప్రతి డిగ్రీ ఫారెన్హైట్ (4.1550 J/cal) అనే స్థిరమైన విలువను కనుగొన్నారు.

జౌల్ యొక్క ప్రయోగం పని మరియు షక్తి సమానం మరియు సంరక్షితంగా ఉన్నాయని నిరూపించింది,

అంటే వాటిని సృష్టించలేము, నశించలేము, కానీ ఒక రకం నుండి మరొక రకంలో మార్పిడి చేయవచ్చు. ఇది థర్మోడైనమిక్స్, ఇది శక్తి మరియు దాని మార్పిడుల అధ్యయనం, యొక్క వికాసంలో ఒక ప్రధాన ప్రపంచం.