जूल का गर्मी का नियम
जब विद्युत परिपथ में धारा प्रवाहित होती है, तो इलेक्ट्रॉनों और परमाणुओं के बीच की टकराव से गर्मी उत्पन्न होती है। तार में प्रवाहित होने वाली धारा के दौरान कितनी गर्मी उत्पन्न होती है और गर्मी के उत्पादन पर कौन सी शर्तें और पैरामीटर निर्भर करते हैं? एंग्लिश भौतिकविज्ञानी जेम्स प्रेस्कॉट जूल ने इस घटना को सही ढंग से समझाने के लिए एक सूत्र बनाया। इसे जूल का नियम के रूप में जाना जाता है।
जूल का गर्मी नियम क्या है
विद्युत तार में प्रवाहित होने वाली धारा के कारण उत्पन्न होने वाली गर्मी को जूल में व्यक्त किया जाता है। अब जूल के नियम का गणितीय व्यक्तिगत और व्याख्या निम्नलिखित तरीके से दी जाती है।
धारा प्रवाहित करने वाले तार में उत्पन्न होने वाली गर्मी, तार में प्रवाहित होने वाली धारा के वर्ग के अनुक्रमानुपाती होती है, जबकि तार का विद्युत प्रतिरोध और धारा प्रवाहित होने का समय स्थिर होता है।
उत्पन्न होने वाली गर्मी, तार के विद्युत प्रतिरोध के अनुक्रमानुपाती होती है, जबकि तार में धारा और धारा प्रवाहित होने का समय स्थिर होता है।
धारा के प्रवाहित होने से उत्पन्न होने वाली गर्मी, धारा प्रवाहित होने के समय के अनुक्रमानुपाती होती है, जबकि विद्युत प्रतिरोध और धारा की मात्रा स्थिर होती है।
जब इन तीन शर्तों को जोड़ा जाता है, तो परिणामी सूत्र इस प्रकार होता है –
यहाँ, 'H' जूल में उत्पन्न होने वाली गर्मी, 'i' ऐंपियर में तार में प्रवाहित होने वाली धारा और 't' सेकंड में समय है। समीकरण में चार चर हैं। जब इनमें से कोई तीन ज्ञात होते हैं, तो चौथा गणना किया जा सकता है। यहाँ, 'J' एक स्थिरांक है, जिसे जूल का गर्मी का यांत्रिक समतुल्य कहा जाता है। गर्मी का यांत्रिक समतुल्य को इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है कि जब यह पूरी तरह से गर्मी में बदल दिया जाता है, तो एक गर्मी की इकाई देता है। स्पष्ट है कि J का मान काम और गर्मी की इकाइयों के चयन पर निर्भर करेगा। यह पाया गया है कि J = 4.2 जूल/कैल (1 जूल = 107 एर्ग) = 1400 फीट. पाउंड/CHU = 778 फीट. पाउंड/B Th U। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ऊपर दिए गए मान बहुत सटीक नहीं हैं, लेकिन सामान्य काम के लिए पर्याप्त हैं।
अब जूल के नियम के अनुसार I2Rt = जब I ऐंपियर की धारा R ओहम के प्रतिरोध वाले तार में t सेकंड तक प्रवाहित की जाती है, तो विद्युत रूप से किया गया काम जूल में होता है।
ऊपर दिए गए व्यंजक में I और R को एक के बाद एक छोड़ने के लिए ओह्म के नियम की मदद से विकल्पी रूपों को प्राप्त किया जा सकता है।
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