قانون جول للتسخين
عندما يتدفق التيار الكهربائي عبر دائرة كهربائية، تسبب الاصطدامات بين الإلكترونات والذرات في السلك توليد حرارة. كم من الحرارة يتم إنتاجها أثناء التيار الكهربائي الذي يتدفق عبر سلك وما هي الشروط والمعلمات التي تعتمد عليها عملية توليد الحرارة؟ وضع الفيزيائي الإنجليزي جيمس بريسكوت جول صيغة تشرح هذا الظاهرة بدقة. وهذا ما يعرف بـ قانون جول.
ما هو قانون جول للتسخين
الحرارة التي تنتج بسبب تدفق التيار الكهربائي داخل سلك كهربائي، يتم التعبير عنها بوحدات الجول. الآن، يتم تقديم التمثيل الرياضي والشرح لـ قانون جول بالطريقة التالية.
كمية الحرارة المنتجة في سلك موصل للتيار، تكون متناسبة مع مربع كمية التيار المتدفق عبر السلك، عندما تكون المقاومة الكهربائية للسلك ووقت تدفق التيار ثابتًا.
كمية الحرارة المنتجة تكون متناسبة مع المقاومة الكهربائية للسلك عندما يكون التيار في السلك ووقت تدفق التيار ثابتًا.
الحرارة الناتجة عن تدفق التيار تكون متناسبة مع وقت تدفق التيار، عندما تكون المقاومة الكهربائية وكمية التيار ثابتة.
عند دمج هذه الشروط الثلاثة، فإن الصيغة الناتجة تكون كالتالي –
هنا، 'H' هي الحرارة المتولدة بالجول، 'i' هو التيار المتدفق عبر سلك الموصل بالأمبير و 't' هو الوقت بالثواني. هناك أربعة متغيرات في المعادلة. عندما تكون أي ثلاثة منها معروفة يمكن حساب الآخر. هنا، 'J' هو ثابت، يعرف بـ الكافية الميكانيكية للحرارة لجول. الكافية الميكانيكية للحرارة يمكن تعريفها بأنها عدد وحدات العمل التي، عند تحويلها تمامًا إلى حرارة، توفر وحدة واحدة من الحرارة. من الواضح أن قيمة J ستعتمد على اختيار وحدات العمل والحرارة. وقد تم العثور على أن J = 4.2 جول/كال (1 جول = 107 إرغ) = 1400 قدم رطل/CHU = 778 قدم رطل/B Th U. يجب ملاحظة أن القيم أعلاه ليست دقيقة جدًا ولكنها كافية للعمل العام.
وبناءً على قانون جول I2Rt = العمل المنجز بالجول كهربائيًا عندما يتم الحفاظ على تيار I أمبير عبر مقاوم R أوم لمدة t ثانية.
باستبعاد I و R بالتتابع في التعبير أعلاه بمساعدة قانون أوم، نحصل على أشكال بديلة كما يلي.
بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة مستحقة للتبادل، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى الاتصال لحذف.
