Гармии Қонуни Ҷоул "Барномаҳо - машқҳо"
Ҷоул таъсири омилҳои ҳангоми гардиши ҷараёни электр ба амал омадаро омӯхтааст дирижёр ва аз ҷониби қонуни маъруфи Ҷоул муқаррар карда шудааст. Вақте ки заряди электрикӣ тавассути ноқил мегузарад, электронҳо бо ҳамдигар бархӯрдани гармӣ бархӯрд кунед.
Бо истифода аз эффектҳои Ҷоул, асбобҳои сершумори хонагӣ ва таҷҳизоти саноатӣ тарҳрезӣ шудаанд, ки тавассути ин принсип нерӯи барқ ба гармӣ мубаддал карда мешавад, ба монанди плитаҳои барқӣ ва дарзмолҳо.
Қонуни Ҷоул дар тарроҳии таҷҳизот барои коҳиш додани талафоти энергия тавассути гармӣ истифода мешавад.
Шиносоии Ҷеймс Ҷоул каме:
Ҷеймс Прескотт Ҷоул (1818-1889)
Вай як физики бритониёӣ буд, ки дар соҳаи термодинамика, энергетика, барқ ва магнетизм тадқиқот гузаронидааст.
Якҷоя бо Уилям Томсон онҳо ба ном эффекти Ҷоул - Томсонро кашф карданд, ки тавассути он онҳо нишон доданд, ки газро ҳангоми васеъкунӣ бидуни корҳои беруна хунук кардан мумкин аст, принсипи асосии рушди яхдонҳо ва кондитсионерҳои ҷорӣ. Вай бо Лорд Келвин барои таҳияи миқёси мутлақи ҳарорат кор кард, ба шарҳи назарияи кинетикии газҳо кӯмак кард.
Ба шарафи ӯ воҳиди байналмилалии энержӣ, гармӣ ва корӣ - ҷоул номгузорӣ шудааст. [1]
Қонуни Ҷоул
Қонуни Ҷоул чиро пешниҳод мекунад?
Вақте ки як ҷараёни электрикӣ тавассути элемент мегузарад, як қисми энергия ҳамчун гармӣ паҳн мешавад. Қонуни Ҷул ба мо имкон медиҳад, ки миқдори гармии дар як элемент ҷудошударо дар натиҷаи ҷараёни электрии дар он гардиш муайян кунем. Ба расми 1 нигаред.
Қонуни Ҷоул мегӯяд, ки гармии (Q), ки дар ноқил ҳосил мешавад, ба муқовимати барқии R, ба квадрати ҷараён, ки аз он мегузарад ва ба фосилаи вақт мутаносиб аст. Ба расми 2 нигаред.
Ифодаи математикии Қонуни Ҷоул
Гармие, ки дар унсур ҷудо мешавад, вақте ки ҷараён тавассути он гардиш мекунад, бо ифодаи математикии расми 3 дода мешавад. Бояд донистани арзиши ҷараёни электрии тавассути элемент, муқовимати барқии он ва фосилаи вақт. [ду].
Ҳангоми омӯзиши талафоти гармӣ дар як элемент, он одатан ҳамчун ҷудошавии гармӣ дар воҳиди "калория" ба ҷои Ҷоул ифода карда мешавад. Дар расми 4 формулаи муайян кардани миқдори гармӣ дар калорияҳо оварда шудааст.
Гармӣ чӣ гуна рух медиҳад?
Ҳангоми ҷараёни электр тавассути ноқил ҷараён гирифтан, заряди электрикӣ ҳангоми ҳаракат кардан бо атомҳои ноқил бархӯрд мекунад. Бо сабаби ин таконҳо, як қисми энергия ба гармӣ мубаддал мешавад ва ҳарорати маводи ноқилро меафзояд. Ба расми 5 нигаред.
Ҳар қадаре ки ҷараён ҷараён гирад, ҳамон қадар баландшавии ҳарорат зиёд мешавад ва гармӣ ҳамон қадар зиёдтар паҳн мешавад. Гармие, ки тавассути ҷараёни электрӣ тавассути ноқил ҷорӣ мешавад, ченаки кори дар ҷараёни бартараф кардани муқовимати ноқилҳо мебошад.
Ҳаракат кардани заряди электр манбаи шиддатро талаб мекунад. Манбаи шиддат бояд қувваи бештаре таъмин кунад, ки гармӣ зиёдтар паҳн шавад. Бо муайян кардани миқдори гармӣ, шумо метавонед муайян кунед, ки манбаи шиддат бояд чӣ қадар энергияро таъмин кунад.
Татбиқи қонунҳои Ҷоул
Таъсири жоул дар лампаҳои электрикӣ
Лампаҳои электрикӣ бо гузоштани риштаи волфрами баланд дар лампаи шишагӣ сохта мешаванд. Дар ҳарорати 500 ºC, ҷисмҳо нури сурхтобе мепошанд, ки дар сурати баланд шудани ҳарорат ба сафед мубаддал мешавад. Риштаи лампа, вақте ки ба 3.000 ºC мерасад, нури сафед мебарорад. Дар дохили ампул вакууми баланд сохта, гази инертӣ мегузоранд, то ришта намесӯзад.
Гармие, ки ҷараён медиҳад (эффектҳои Ҷоул) ҳангоми гузаштан аз риштаи номбурда ба он имкон медиҳад, ки ба ҳарорате, ки барои ба амал омадани лампа зарур аст, расад, таъсири моддаҳое, ки ҳангоми ҳарорати баланд рӯшноӣ медиҳанд. Ба расми 6 нигаред.
Ин барои интихоби лампаи дуруст муҳим аст самаранокии энергия. Дар лампаҳои электрикӣ танҳо ҳадди аксар 15% энергия истифода мешавад, энергияи боқимонда дар гармӣ паҳн мешавад. Дар лампаҳои роҳбарикунанда аз 80 то 90% ба энергияи рӯшноӣ мубаддал мешаванд, танҳо 10% ҳангоми паҳн шудан дар шакли гармӣ беҳуда сарф мешавад. Лампаҳои чароғак беҳтарин вариант мебошанд, ки самаранокии бештари энергия доранд ва истеъмоли нерӯи барқ камтар аст. Ба расми 7 нигаред. [3]
Машқи 1
Барои лампаи электрии 100 Вт, 110 В муайян кунед:
а) шиддатнокии ҷараён, ки тавассути лампа мегузарад.
б) Энергияе, ки вай дар як соат сарф мекунад.
Ҳалли
а) Ҷараёни электр:
Ифодаи қувваи барқ истифода мешавад:
Мо шуморо барои дидани мақолаи Энергияи қонуни Ватт
Бо қонуни Ом арзиши муқовимати барқии лампочка ба даст оварда мешавад:
мо шуморо барои дидани мақола даъват мекунем Қонуни Ом ва сирри он
б) Энергия дар як соат сарф мешавад
Қонуни Ҷул миқдори гармии дар лампочка ҷудошударо муайян мекунад
Агар 1 киловатт-соат = 3.600.000 ҷоул бошад, энергия дар як соат масраф мешавад:
Q = 0,002 кВт.соат
Натиҷа:
i = 0,91 A; Q = 0,002 кВт.соат
Таъсири Ҷоул - Интиқол ва тақсимоти нерӯи барқ
Энергияи барқ, ки дар як нерӯгоҳ тавлид мешавад, тавассути кабелҳои ноқил интиқол дода мешавад, то баъдтар дар хонаҳо, корхонаҳо ва соҳаҳо истифода шаванд. [4]
Ҳангоми чарх задани ҷараён, гармӣ бо таъсири Ҷоул паҳн шуда, як қисми энергияро ба муҳити атроф аз даст медиҳад. Ҷараён ҳар қадар зиёд бошад, ҳамон қадар гармии ҷудошуда зиёдтар мешавад. Барои роҳ надодан ба талафи энергия, ҷараёнҳо бо ҷараёни паст ва шиддати баланди 380 кВ интиқол дода мешаванд. Ин самаранокии интиқоли нерӯи барқро беҳтар мекунад. Дар зеристгоҳҳо ва трансформаторҳо онҳо то дараҷаи шиддати 110 В ва 220 В коҳиш меёбанд, барои истифодаи ниҳоӣ25 ё 220 вольт). Ба расми 8 нигаред.
Дар бисёр дастгоҳҳо таъсири Ҷоул истифода мешавад, ки дар он нерӯи барқ ба гармӣ мубаддал мешавад, масалан дар оҳанҳои барқӣ, обгармкунакҳо, муҳофизон, тостерҳо, плитаҳои барқӣ ва ғайра. Ба расми 9 нигаред.
Машқи 2
Дарзмоли барқии 400W 10 дақиқа истифода мешавад. Донистани он, ки оҳан бо розеткаи барқии 110 В пайваст аст, муайян кунед:
а) шиддатнокии ҷараён, ки аз оҳан мегузарад.
б) Миқдори гармии аз оҳан ҷудошуда.
Ҳалли
Ҷараёни электр
Ифодаи қувваи барқ истифода мешавад:
p = vi
Бо қонуни Ом арзиши муқовимати барқии лампочка ба даст оварда мешавад:
Гармӣ
Қонуни Ҷул миқдори гармии дар табақ паҳншавандаро муайян мекунад. Агар як дақиқа 60 сонияро дар бар гирад, пас 10 дақиқа = 600 с.
Агар 1 киловатт-соат = 3.600.000 Джоул бошад, гармии хориҷшуда чунин аст:
Q = 0,07 кВт.соат
ХУЛОСА
Қонуни Ҷоул мегӯяд, ки гармии тавлиди ҷараёни электр ҳангоми гардиш тавассути ноқил ба квадрати шиддатнокии ҷараён мутаносиби мустақим аст, муқовимат ва вақти гардиши он. Дар арҷгузорӣ ба Ҷоул воҳиди энергия дар системаи байналмилалӣ ҳоло "Ҷоул" номида мешавад.
Бисёр дастгоҳҳо "таъсири ҷоул”, Бо тавлиди гармӣ тавассути интиқоли ҷараён тавассути ноқил, ба мисли танӯрҳо, печкаҳо, тостерҳо, табақҳо ва ғайра.
Мо шуморо даъват менамоем, ки эродҳо ва саволҳои худро оид ба ин мавзӯи ҷолиб нависед.