जूल को तापक नियम
जब विद्युत परिपथ में धारा प्रवाहित होती है, तो इलेक्ट्रॉनों और परमाणुओं के बीच की टकराव से गर्मी उत्पन्न होती है। एक तार में धारा प्रवाहित होने के दौरान कितनी गर्मी उत्पन्न होती है और गर्मी के उत्पादन पर कौन सी शर्तें और पैरामीटर निर्भर करते हैं? जेम्स प्रेस्कॉट जूल, एक अंग्रेजी भौतिकविद्, ने इस घटना को सही ढंग से समझाने वाला एक सूत्र बनाया। इसे जूल का नियम कहा जाता है।
जूल का गर्मीकरण का नियम क्या है
एक विद्युत तार में धारा प्रवाहित होने के कारण उत्पन्न गर्मी को जूल में व्यक्त किया जाता है। अब जूल के नियम का गणितीय प्रतिनिधित्व और व्याख्या निम्नलिखित तरीके से दी गई है।
धारा प्रवाहित करने वाले तार में उत्पन्न गर्मी की मात्रा, तार में प्रवाहित होने वाली धारा के वर्ग के अनुपात में होती है, जबकि तार का विद्युत प्रतिरोध और धारा प्रवाहित होने का समय स्थिर रहता है।
उत्पन्न गर्मी की मात्रा, तार के विद्युत प्रतिरोध के अनुपात में होती है, जबकि तार में धारा और धारा प्रवाहित होने का समय स्थिर रहता है।
धारा प्रवाहित होने से उत्पन्न गर्मी, धारा प्रवाहित होने के समय के अनुपात में होती है, जबकि तार का विद्युत प्रतिरोध और धारा की मात्रा स्थिर रहती है।
जब इन तीन शर्तों को जोड़ा जाता है, तो परिणामी सूत्र इस प्रकार होता है –
यहाँ, 'H' जूल में उत्पन्न गर्मी, 'i' ऐंपियर में प्रवाहित 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 यांत्रिक तापीय समकक्ष कहा जाता है। यांत्रिक तापीय समकक्ष को इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है कि जब एक इकाई ताप को पूरी तरह से यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, तो यह एक इकाई ताप देता है। स्पष्ट रूप से, J का मान कार्य और ताप की इकाइयों के चुनाव 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 देने योग्य है कि उपरोक्त मान बहुत सटीक नहीं हैं लेकिन सामान्य काम के लिए पर्याप्त हैं।
अब जूल के नियम के अनुसार I2Rt = जब I ऐंपियर धारा R ओहम प्रतिरोध के साथ t सेकंड तक बनाई जाती है, तो विद्युत रूप से किया गया कार्य जूल में व्यक्त किया जाता है।
उपरोक्त व्यंजक में I और R को एक के बाद एक के रूप में छोड़कर ओह्म के नियम की मदद से विकल्पी रूप दिए जा सकते हैं।
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