ЕКСПЕРИМЕНТ НА ​​ДЖОУЛ (основа)

експеримент

Опитът на Джоул показва еквивалентността между две форми на енергия: механична и калорична.
До този експеримент топлината (измерена в калории) и механичната енергия (измерена в джаули) са били отделни понятия:

  • Калория = топлината, която грам вода трябва да замени, за да се промени температурата му с една степен.
  • Джоул = енергията, получена, когато сила от един нютон, приложена към маса от един килограм, произвежда изместване от един метър.
Джоул показва как механичната енергия може да произвежда топлинна енергия и винаги го прави в същата пропорция. Тази еквивалентност на енергиите се нарича механичен еквивалент на топлина и е валидна:

Джоул проведе експеримента си чрез нагряване на маса вода Ma от начална температура T0 до крайна температура Tf с помощта на гребла, които разбъркват банята. Необходимата топлина Q е:

където Ce е специфичната топлина на водата, 1000 ca l/(Kg ºC)

Палетите се движат поради механичната енергия, предадена им от маса Mp, падане от височина h, с помощта на резба, която активира въртящото движение. Включената механична енергия е потенциалната енергия Ep:

Ep = Mp g h J

Чрез това експериментиране Джоул показва, че съществува постоянна връзка между двете форми на енергия: механичният еквивалент на топлината:

Q/Ep = механичен еквивалент на топлина