Joulen lämmönlaki
Kun virta kulkee sähköpiirissä, elektronien ja atomin törmäyksen vuoksi johtimessa syntyy lämpöä. Kuinka paljon lämpöä syntyää, kun virta kulkee johtimessa, ja mistä olosuhteista ja parametreista lämmön tuotanto riippuu? Englantilainen fyysikko James Prescott Joule loi kaavan, joka kuvaa tätä ilmiötä tarkasti. Tätä kutsutaan Joulen laiksi.
Mikä on Joulen lämmönlakia
Lämpö, joka syntyy sähköjohtimessa virtaman tulehdutuksesta, ilmaistaan jouleina. Nyt matemaattinen esitys ja selitys Joulen laista annetaan seuraavasti.
Lämmön määrä, joka syntyy virtamassa kulkevassa johtimessa, on verrannollinen virtamäärän neliöön, kun johtimen sähköinen vastus ja virran kulkuajan ovat vakioita.
Lämmön määrä on verrannollinen johtimen sähköiseen vastukseen, kun virran määrä johtimessa ja virran kulkuajan ovat vakioita.
Lämpö, joka syntyy virran virtauksesta, on verrannollinen virran kulkuajaksi, kun johtimen sähköinen vastus ja virran määrä ovat vakioita.
Kun nämä kolme ehtoa yhdistetään, lopputuloksena on seuraava kaava –
Tässä 'H' on jouleissa ilmaistu lämpö, 'i' on amperissa ilmaistu virta, joka kulkee johtimessa, ja 't' on sekunteina ilmaistu aika. Yhtälössä on neljä muuttujaa. Kun kolme niistä tunnetaan, voidaan lasketa neljäs. Tässä 'J' on vakio, jota kutsutaan Joulen mekaaniseksi lämpöekvivalenssiksi. Mekaaninen lämpöekvivalenssi määritellään työyksiköiden määränä, jotka, kun ne muuntuvat täysin lämmöksi, antavat yhden lämmöyksikön. Ilmiselvästi J:n arvo riippuu valituista työn ja lämmön yksiköistä. On havaittu, että J = 4.2 jouleja/cal (1 joule = 107 ergiaa) = 1400 ft. lbs./CHU = 778 ft. lbs/B Th U. Pitäisi huomioida, että edellä mainitut arvot eivät ole erittäin tarkkoja, mutta ne ovat riittäviä yleiselle käytölle.
Nyt Joulen laissa I2Rt = tehty työ jouleissa sähköisesti, kun I amperin virta ylläpidetään R ohmin vastuksessa t sekunnin ajan.
Poistamalla I ja R yllä olevasta lausekkeesta avulla Ohmin lakia, saadaan vaihtoehtoiset muodot.
Lausunto: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jaettava, jos loukataan tekijänoikeuksia, otathan yhteyttä poistaaksesi.
