Η Νόμος του Joule για τη Θέρμανση
Όταν ο ρεύματος διαρρέει μια ηλεκτρική περιβάλλον, η σύγκρουση μεταξύ των ηλεκτρονίων και ατόμων του καθοδηγού προκαλεί την παραγωγή θερμότητας. Πόση θερμότητα παράγεται κατά τη διάρροη του ρεύματος σε έναν καθοδηγό και από ποιες συνθήκες και παράμετρους εξαρτάται η παραγωγή θερμότητας; Ο Τζέιμς Πρέσκοττ Τζουλ, Άγγλος φυσικός, θέσπισε μια τύπωση που εξηγεί ακριβώς αυτό το φαινόμενο. Αυτό είναι γνωστό ως Νόμος του Τζουλ.
Τι είναι ο Νόμος του Τζουλ για την Θέρμανση
Η θερμότητα που παράγεται λόγω της διάρροης ρεύματος μέσα σε έναν ηλεκτρικό καθοδηγό, εκφράζεται σε μονάδες Joules. Τώρα, η μαθηματική αναπαράσταση και εξήγηση του Νόμου του Τζουλ δίνεται στον ακόλουθο τρόπο.
Η ποσότητα θερμότητας που παράγεται σε έναν καθοδηγό ρεύματος, είναι ανάλογη με το τετράγωνο της ποσότητας ρεύματος που διαρρέει τον καθοδηγό, όταν η ηλεκτρική αντίσταση του καθοδηγού και ο χρόνος διάρροης του ρεύματος είναι σταθεροί.
Η ποσότητα θερμότητας που παράγεται είναι ανάλογη με την ηλεκτρική αντίσταση του καθοδηγού, όταν το ρεύμα στον καθοδηγό και ο χρόνος διάρροης του ρεύματος είναι σταθεροί.
Η θερμότητα που παράγεται λόγω της διάρροης ρεύματος είναι ανάλογη με το χρόνο διάρροης του ρεύματος, όταν η ηλεκτρική αντίσταση και η ποσότητα ρεύματος είναι σταθερές.
Όταν αυτές οι τρεις συνθήκες ενοποιούνται, ο τελικός τύπος είναι ο εξής –
Εδώ, 'H' είναι η παραγόμενη θερμότητα σε Joules, 'i' είναι το ρεύμα που διαρρέει τον καθοδηγό σε αμπέρ και 't' είναι ο χρόνος σε δευτερόλεπτα. Υπάρχουν τέσσερα μεταβλητές στην εξίσωση. Όταν γνωρίζονται τρεις από αυτές, μπορεί να υπολογιστεί η τέταρτη. Εδώ, 'J' είναι μια σταθερά, γνωστή ως ηλεκτρική ισοδύναμη θερμότητας του Τζουλ. Ηλεκτρική ισοδύναμη θερμότητας μπορεί να οριστεί ως το αριθμό ενότητων εργασίας που, όταν μετατρέπονται εντελώς σε θερμότητα, παρέχουν μία ενότητα θερμότητας. Προφανώς, η τιμή του J θα εξαρτάται από την επιλογή μονάδων εργασίας και θερμότητας. Έχει βρεθεί ότι J = 4.2 joules/cal (1 joule = 107 ergs) = 1400 ft. lbs./CHU = 778 ft. lbs/B Th U. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι παραπάνω τιμές δεν είναι πολύ ακριβείς, αλλά είναι αρκετά καλές για γενική εργασία.
Τώρα, σύμφωνα με τον Νόμο του Τζουλ I2Rt = η εργασία που εκτελείται ηλεκτρικά σε joules όταν I αμπέρ ρεύματος διατηρούνται μέσω ενός αντιστάτη R Ω για t δευτερόλεπτα.
Απομακρύνοντας το I και το R στην παραπάνω έκφραση με τη βοήθεια του Νόμου του Όμ, παίρνουμε εναλλακτικές μορφές ως εξής.
Δήλωση: Σέβασμα στο αρχικό, καλά άρθρα αξίζουν κοινή χρήση, αν υπάρχει παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων συνδέστε για διαγραφή.
