जूलच्या कायद्याची उष्णता "अनुप्रयोग - व्यायाम"
जूलने विद्युत प्रवाह फिरते तेव्हा होणार्‍या परिणामाचा अभ्यास केला एक कंडक्टर आणि म्हणून सुप्रसिद्ध जूल कायद्याने स्थापित केले. इलेक्ट्रिक चार्ज कंडक्टरद्वारे फिरत असताना, इलेक्ट्रॉन एकमेकांना उष्मा निर्माण करणार्‍यांशी टक्कर द्या.
जूल इफेक्टचा वापर करून, अनेक घरगुती उपकरणे आणि औद्योगिक उपकरणे तयार केली गेली आहेत, जेथे विद्युत कुकर आणि इस्त्री या तत्त्वानुसार विद्युत उर्जा उष्णतेमध्ये रूपांतरित केली जाते.
जूलचा नियम उष्णतेमुळे उर्जा कमी करण्यासाठी उपकरणांच्या डिझाइनमध्ये वापरला जातो.
जेम्स जौलला थोडे ओळखणे:
जेम्स प्रेस्कॉट जौले (1818-1889)
ते एक ब्रिटिश भौतिकशास्त्रज्ञ होते ज्यांनी थर्मोडायनामिक्स, ऊर्जा, वीज आणि चुंबकत्व संशोधन केले.
विल्यम थॉमसन यांच्यासमवेत त्यांनी तथाकथित जूल - थॉमसन प्रभाव शोधला ज्याद्वारे त्यांनी हे सिद्ध केले की बाह्य काम न करता विस्तार केल्यावर गॅस थंड करणे शक्य होते, सध्याच्या रेफ्रिजरेटर्स आणि वातानुकूलनांच्या विकासाचे मूलभूत तत्व. त्याने तपमानाचे परिपूर्ण प्रमाणात विकसित करण्यासाठी लॉर्ड केल्विनबरोबर काम केले, वायूंचे गतिज सिद्धांत स्पष्ट करण्यास मदत केली.
त्याच्या सन्मानार्थ उर्जा, उष्णता आणि कार्य या आंतरराष्ट्रीय जौलचे नाव देण्यात आले. [१]
जौलेचा नियम
जूलचा नियम काय प्रस्तावित करतो?
जेव्हा विद्युत् प्रवाह एखाद्या घटकामधून वाहतो, तेव्हा उर्जा म्हणून काही ऊर्जा नष्ट होते. जूलचा नियम आम्हाला त्याद्वारे प्रसारित होणार्‍या विद्युत् प्रवाहाचा परिणाम म्हणून एखाद्या घटकामध्ये नष्ट होणारी उष्णता किती प्रमाणात आहे ते निर्धारित करण्यास अनुमती देतो. आकृती 1 पहा.
जूलच्या नियमात असे म्हटले आहे की कंडक्टरमध्ये निर्माण होणारी उष्णता (क्यू) त्याच्या विद्युतीय प्रतिरोधनाच्या आर, त्यामधून जाणा current्या विद्युतप्रवाहाच्या चौरस आणि वेळेच्या अंतराच्या प्रमाणात असते. आकृती 2 पहा.
जूलच्या कायद्याची गणिती अभिव्यक्ती
एखाद्या घटकामध्ये विरघळली जाणारी उष्णता जेव्हा त्याद्वारे विद्युतप्रवाह चालू होते तेव्हा ते आकृती 3 मध्ये गणितीय अभिव्यक्तीद्वारे दिले जाते. त्या घटकाद्वारे प्रसारित होणार्‍या विद्युतीय प्रवाहाचे मूल्य, त्याचे विद्युतीय प्रतिरोध आणि अंतराल जाणून घेणे आवश्यक असते. वेळ [दोन].
एखाद्या घटकामध्ये उष्णतेच्या नुकसानाचा अभ्यास करताना, ते जूलऐवजी उष्मा "कॅलरी" युनिटमध्ये पसरल्यामुळे व्यक्त केले जाते. आकृती 4 कॅलरीमध्ये उष्णतेचे प्रमाण निश्चित करण्याचे सूत्र दर्शवते.
वार्मिंग कसे होते?
जेव्हा विद्युत् प्रवाह वाहकातून वाहतो, तेव्हा विद्युत चार्ज कंडक्टरच्या अणूशी घसरून ते त्यातून जातात. या धक्क्यांमुळे उर्जाचा एक भाग उष्णतेमध्ये बदलला जातो, ज्यामुळे प्रवाहकीय सामग्रीचे तापमान वाढते. आकृती 5 पहा.
सध्याचा प्रवाह जितका जास्त वाढतो तितकाच तापमानात वाढ आणि जास्त उष्णता नष्ट होते. कंडक्टरद्वारे वाहणार्‍या विद्युत प्रवाहाद्वारे तयार होणारी उष्णता कंडक्टरच्या प्रतिकारांवर मात करण्यासाठी विद्युत् करंटद्वारे केले जाणारे एक उपाय आहे.
इलेक्ट्रिक चार्ज हलविण्यासाठी व्होल्टेज स्रोत आवश्यक आहे. व्होल्टेज स्त्रोताने जास्त उष्णता पसरल्यास अधिक शक्ती पुरविणे आवश्यक आहे. उष्णता किती तयार होते हे निर्धारित करून, आपण हे निर्धारित करू शकता की व्होल्टेज स्त्रोतासाठी किती ऊर्जा पुरविली पाहिजे.
जूलचे कायदे अनुप्रयोग
ज्वलंत चमकणारा बल्बमध्ये परिणाम
ग्लास बल्बमध्ये उच्च पिघळणारी टंगस्टन फिलामेंट ठेवून इनकॅंडेसेंट बल्ब तयार केले जातात. 500 डिग्री सेल्सियस तपमानावर, शरीरे लालसर प्रकाश सोडतात, जे तापमान वाढल्यास पांढर्‍या रंगात विकसित होते. 3.000 डिग्री सेल्सियस पर्यंत पोचल्यावर बल्बचा ज्वालाग्राही भाग पांढरा प्रकाश टाकतो. एम्प्यूलच्या आत एक उच्च व्हॅक्यूम बनविला जातो आणि एक जड वायू ठेवला जातो जेणेकरून तंतु जळत नाही.
विद्युत् (जूल प्रभाव) द्वारे दिलेली उष्णता जंतुनाशकांमधून जात असताना, तापदायक घटकास आवश्यक तपमानावर पोहोचण्याची परवानगी देते, उच्च तापमानास सामोरे जावे लागल्यास प्रकाशाचे उत्सर्जन होणार्‍या पदार्थांचा प्रभाव. आकृती 6 पहा.
मोठ्यासाठी योग्य बल्ब निवडणे महत्वाचे आहे ऊर्जा कार्यक्षमता. तापदायक बल्बमध्ये जास्तीत जास्त 15% उर्जा वापरली जाते, उर्वरित विद्युत ऊर्जा उष्णतेमध्ये विरघळली जाते. एलईडी बल्बमध्ये to० ते% ०% प्रकाश उर्जामध्ये रूपांतर होते, उष्णतेच्या स्वरूपात उधळताना केवळ 80% वाया जातात. एलईडी बल्ब हा एक उत्तम पर्याय आहे, जास्त ऊर्जा कार्यक्षमता आणि कमी विजेचा वापर. आकृती 90. पहा. []]
एक्सएनयूएमएक्स व्यायाम
100 डब्ल्यू, 110 व्ही इनॅन्डेन्सीन्ट बल्बसाठी, हे निर्धारित करा:
अ) बल्बमधून वाहणार्‍या विद्यमान तीव्रतेची तीव्रता.
ब) ते प्रति तास वापरणारी उर्जा.
ऊत्तराची:
a) विद्युत प्रवाहः
विद्युत शक्ती अभिव्यक्ती वापरली जाते:
चा लेख पाहण्यास आम्ही तुम्हाला आमंत्रित करतो वॅटची कायदा ऊर्जा
ओमच्या कायद्यानुसार बल्बच्या विद्युतीय प्रतिरोधचे मूल्य प्राप्त होते:
आम्ही लेख पाहण्यासाठी आमंत्रित करतो ओहमचा कायदा आणि त्याचे रहस्ये
ब) प्रति तास ऊर्जा वापरली जाते
जूलचा नियम बल्बमध्ये उष्णतेचे प्रमाण निर्धारित करतो
जर 1 किलोवॅट-तास = 3.600.000 जूल, प्रति तास वापरली जाणारी ऊर्जाः
प्रश्न = 0,002 किलोवॅट
परिणाम:
i = 0,91 ए; प्रश्न = 0,002 किलोवॅट
जूल प्रभाव - विद्युत ऊर्जेचे प्रसारण आणि वितरण
वनस्पतींमध्ये निर्माण होणारी विद्युत उर्जा वाहक केबल्सद्वारे नंतर घरे, व्यवसाय आणि उद्योगांमध्ये वापरली जाते. []]
वर्तमान जसजशी प्रसारित होते तसतसे उष्णता जूल प्रभावाने नष्ट होते आणि उर्जेचा काही भाग वातावरणास गमावतो. वर्तमान जितका जास्त असेल तितका उष्णता नष्ट होईल. उर्जा कमी होण्यापासून वाचण्यासाठी, कमी प्रवाहात आणि 380 केव्हीच्या उच्च व्होल्टेजवर प्रवाहित केले जातात. यामुळे विद्युत उर्जेच्या वाहतुकीची कार्यक्षमता सुधारते. सबस्टेशन आणि ट्रान्सफॉर्मर्समध्ये ते अंतिम व्हॅल्यू 110 किंवा 220 व्होल्टसाठी 25 व् व 220 व्ही पर्यंत व्होल्टेज पातळीवर कमी केले जातात). आकृती 8 पहा.
बर्‍याच उपकरणांमध्ये जूल प्रभाव वापरला जातो, जेथे विद्युत उर्जेचे रुपांतर उष्णतेमध्ये होते, जसे की विद्युत लोह, वॉटर हीटर, फ्यूज, टोस्टर, इलेक्ट्रिक स्टोव्ह इत्यादींमध्ये. आकृती 9 पहा.
एक्सएनयूएमएक्स व्यायाम
एक 400 डब्ल्यू इलेक्ट्रिक लोह 10 मिनिटांसाठी वापरला जातो. लोह 110 व्ही इलेक्ट्रिकल आउटलेटशी जोडलेला आहे हे जाणून, हे निर्धारित करा:
अ) लोहामधून वाहणार्‍या प्रवाहाची तीव्रता.
ब) लोह द्वारे उष्णतेचे प्रमाण विरघळते.
ऊत्तराची:
विद्युतप्रवाह
विद्युत शक्ती अभिव्यक्ती वापरली जाते:
p = vi
ओमच्या कायद्यानुसार बल्बच्या विद्युतीय प्रतिरोधचे मूल्य प्राप्त होते:
उष्णता
जूलचा कायदा प्लेटमध्ये उष्णतेचे प्रमाण निर्धारित करतो. जर एका मिनिटात 60 सेकंद असतील तर 10 मिनिटे = 600 से.
जर 1 किलोवॅट-तास = 3.600.000 जूल, सोडलेली उष्णता अशीः
प्रश्न = 0,07 किलोवॅट
निष्कर्ष
जूलच्या नियमात असे म्हटले आहे की विद्युत् प्रवाहातून वाहकांद्वारे प्रसारित होणारी उष्णता थेट विद्युत् प्रवाहाच्या तीव्रतेच्या चौरस, प्रतिकार आणि विद्युत् प्रवाहात लागणा time्या वेळेच्या प्रमाणानुसार असते. जूल यांच्या श्रद्धांजलीसाठी आंतरराष्ट्रीय प्रणालीतील उर्जा युनिटला आता “जूल” म्हणतात.
बर्‍याच उपकरणे “जूल प्रभाव”, ओव्हन, स्टोव्ह, टोस्टर, प्लेट्स यासारख्या वाहकांद्वारे प्रवाह वाहून उष्णता निर्माण करते.
या स्वारस्यपूर्ण विषयावर आपल्या प्रतिक्रिया आणि प्रश्न सोडण्यासाठी आम्ही आपल्याला आमंत्रित करतो.