В исторически план отне много време, за да се разбере каква е природата на топлината. Първоначално се смяташе, че топлината е течност (наречена калорична), която прониква в телата и е отговорна за топлината, която те обменят при контакт.

През 19 век Джоул измисля експеримент, за да покаже, че топлината не е нищо повече от форма на енергия и че тя може да бъде получена от механична енергия. Този експеримент е известен като джаулов експеримент за определяне на механичен еквивалент на топлина.

Преди експеримента на Джоул се е смятало, че топлината и енергията са две различни величини, така че мерните единици, в които се измерват и двете, също са различни. Използваната единица топлина беше калории.

Една калория е количеството топлина, необходимо за повишаване на температурата на грам дестилирана вода от 14,5 ° С на 15,5 ° С.

С експеримента си Джоул се стреми да покаже, че температурата на водата може да се повиши чрез прехвърляне на механична енергия към нея. Устройството, което той използва, е показано на следващата фигура. 1 кг вода се вкарва в контейнер при 14,5 єС.

първи

Контейнерът е прикрепен към гребла, свързани с въже с маса, която може да падне. Тъй като масата пада с постоянна скорост, лопатките се въртят, превръщайки гравитационната потенциална енергия на масата в енергия за завъртане на лопатките. Поради това въртене водата се повишава в температурата (въртенето на лопатките се трансформира в топлина).

Това, което Джоул установи, беше, че за да се повиши температурата на килограм вода до 15,5 ° C (т.е. за да се постигне енергия от 1000 калории), потенциалната енергия на масата трябва да намалее с 4180 джаула. Следователно еквивалентността между единици топлина и енергия е:

Откритието на Джоул доведе до теорията за запазване на енергията, което от своя страна доведе до развитието на първия принцип на термодинамиката.

Страница направена от Тереза ​​Мартн Блас и Ана Серано Фернденд - Политехнически университет в Мадрид (UPM) - Испания.