Mekhanik ish va issiqtning oʻzaro almashtirilishi

Bu maqolada, mekanik ish va issiqtarning o'zaro aylanishini tushuntiruvchi mekanik ekvivalenti ideyasini o'rganamiz. Biz shu ideyaga olib kelsa bo'lgan tadqiqotlarni va avvalo topilgan natijalarni ham o'rganamiz, shuningdek bu termodinamika fanini qurishga qanday yordam berdi.

Issiqtning mekanik ekvivalenti nima?

Issiqtning mekanik ekvivalenti mekanik ish va issiqt orasidagi munosabatni tavsiflaydigan termin.

U tizimda birlik miqdorda issiqt yaratish uchun talab etiladigan ish miqdorini belgilaydi. Issiqtning mekanik ekvivalentining belgisi J bo'lib, bu belgi uning o'lchagan ilmovchi James Prescott Joule nomiga ko'ra Joule konstantasi yoki Joule mekanik ekvivalenti deb ham ataladi.

Issiqtning mekanik ekvivalenti formulasi quyidagicha:

bu yerda W - tizimga bajarilgan ish, Q esa tizimda yaratilgan issiqt.

Issiqtning mekanik ekvivalenti birlik joule/kaloriya (J/cal) bo'lib, bu bir joul ish bir kaloriya issiqt yaratishini anglatadi. Bir kaloriya - bu bir gram suvning haroratini bir darajaga oshirish uchun kerak bo'lgan issiqt miqdori.

Issiqtning mekanik ekvivalenti qanday aniqlandi?

Mekanik ish va issiqtning o'zaro aylanishi ideyasi ilk bor 1798-yilda Benjamin Thompson, ya'ni Count Rumford tomonidan taklif etildi. U Munchendagi arsenalda duldalar ishlab chiqarilayotganda sifatli issiqt yaratilayotganligini ko'rib chiqdi. U issiqtning oldindan o'ylangan maye emas, balki harakat shakli ekanligi nihati bilan tugadi.

Amma Rumford issiqtning mekanik ekvivalenti uchun soniy qiymatni taqdim etmadi, shuningdek uni o'lchash uchun kontrollashgan tajriba o'tkazmadi. Uning natijalari issiqtning issiqlik mayesi teoriyasini qollab-quvvatlovchilari tomonidan inkor qilindi, bu teoriya issiqtning issiqlikdan sovuq mayelariga oqib boradigan maye ekanligini anglatardi.

Issiqtning mekanik ekvivalentini aniqlash uchun aniq tajribani o'tkazgan eng birinchi shaxs ingliz fizigi va pivador James Prescott Joule bo'ldi. 1845-yilda u "Issiqtning mekanik ekvivalenti" deb nomlangan maqolani nashrdi, bu maqolada u apparaturasi va usulini tavsiflagan.

Joule suv bilan to'lgan miskalometr va pastki vaznlar bilan bog'langan pedal mekhanizmini ishlatdi.

Vaznlar pas ketayotganda, pedal mekhanizmi suvni miskalometr ichida aralashdirib, vaznlar va pedal mekhanizmining kinetik energiyasi suvdagi issiqt energiyasiga aylanadi. Joule suvning haroratini o'lchab, vaznlar tomonidan bajarilgan ish miqdorini hisoblagan. U shu tajribani turli vaznlar va balandliklar bilan bir necha marta takrorlab, J uchun doimiy qiymatni topdi: 778.24 fut-funt-kuch darajasi Fahrenheit (4.1550 J/cal).

Joule tajribasi ish va issiqtning o'zaro aylanishini va saqlanishini isbotlagan,

bu yerda ular yaratilishi yoki yo'qotilishi mumkin emas, faqat bitta shakldan boshqa shakliga aylanishi mumkin. Bu termodinamika, ya'ni energiya va uning aylanishini o'rganish sohasidagi katta qadam bo'ldi.

Issiqtning mekanik ekvivalentining qanday qo'llanmalar mavjud?

Issiqtning mekanik ekvivalenti ideyasi fan va inzheneriyada ko'plab qo'llanmaga ega. Misol uchun:

• U dizel motorlarda kimyoviy energiyani mekanik energiyaga aylanishini tushuntiradi.

• Kiritilgan ish va chiqarilgan issiqt orqali mashinalar va jarayonlar effektivligini hisoblash imkonini beradi.

• Foydasiz issiqtini foydali ishga aylanish uchun qurilmalar tuzishga imkon beradi, masalan, termoelektrik generatsionalar.

• Hayvonlar metabolik energiyadan foydalangan holda turli funksiyalarni amalga oshirishini tushuntiradi.

Issiqtning mekanik ekvivalenti termodinamikaning boshqa muhim konseptsiyalari, masalan, entropiya, xususiy issiqt kapasiteti, latent issiqt va issiqlik kengayishi bilan ham bog'liq.

Xulosa

Bu maqolada, biz issiqtning mekanik ekvivalenti haqida o'rganib chiqdik,

bu tizimda birlik miqdorda issiqt yaratish uchun talab etiladigan ish miqdorini ifodalaydigan konseptsiya. Biz Rumford va Joule tomonidan sur'atlanish va suvni aralashish tajribalarida qanday qilib bu konseptsiya aniqlangani haqida ham gap shart etdik. Nihoyat, biz bu konseptsiyaning fan va inzheneriyadagi qo'llanmalarini va ta'sirini ham bahs qildik.

Izoh: Asl maqolani hurmat bilan, yaxshi maqolalar ulashishga layiq, agar huquq hartalari bo'lsa, iltimos, o'chirishni so'rang.