Joule qonunining issiqligi "Amaliy mashqlar"
Joule elektr toki aylanayotganda hosil bo'ladigan ta'sirni o'rganib chiqdi dirijyor va shunga o'xshash taniqli Joule qonuni bilan belgilangan. Elektr zaryadi o'tkazgich orqali harakatlanayotganda elektronlar issiqlik hosil qiluvchi bir-biri bilan to'qnashadi.
Joule effektidan foydalangan holda, elektr tamoyili va dazmol kabi elektr energiyasi issiqlikka aylanadigan ko'plab maishiy texnika va sanoat uskunalari ishlab chiqilgan.
Joule qonuni issiqlik bilan energiya yo'qotishlarini kamaytirish uchun uskunalarni loyihalashda qo'llaniladi.
Jeyms Joule bilan biroz tanishish:
Jeyms Preskott Joule (1818-1889)
U termodinamika, energiya, elektr va magnetizm bo'yicha tadqiqotlar olib borgan ingliz fizigi edi.
Uilyam Tomson bilan birgalikda ular "Joule - Tomson" effektini kashf etdilar, ular tashqi sovutgich va konditsionerlarni ishlab chiqishning asosiy printsipi bo'lgan tashqi ishni bajarmasdan gazni sovutish mumkinligini isbotladilar. U Lord Kelvin bilan birga haroratning mutloq shkalasini ishlab chiqishda ishladi, gazlarning kinetik nazariyasini tushuntirishga yordam berdi.
Uning sharafiga energiya, issiqlik va ishning xalqaro birligi joule nomi berilgan. [1]
Joule qonuni
Joule qonuni nimani taklif qiladi?
Elektr toki element orqali o'tayotganda energiyaning bir qismi issiqlik sifatida tarqaladi. Joule qonuni, u orqali aylanib yuradigan elektr toki natijasida elementda tarqalgan issiqlik miqdorini aniqlashga imkon beradi. 1-rasmga qarang.
Joule qonuni o'tkazgichda hosil bo'ladigan issiqlik (Q) uning elektr qarshiligi R ga, u orqali o'tadigan oqim kvadratiga va vaqt oralig'iga mutanosib ekanligini aytadi. 2-rasmga qarang.
Joule qonunining matematik ifodasi
Elementda tarqalgan issiqlik, u orqali oqim aylanayotganda, 3-rasmdagi matematik ifoda bilan berilgan. Element orqali aylanadigan elektr tokining qiymatini, uning elektr qarshiligini va vaqt. [ikki].
Elementdagi issiqlik yo'qotilishini o'rganayotganda, odatda, bu Joule o'rniga "kaloriya" birligida tarqalgan issiqlik sifatida ifodalanadi. 4-rasmda kaloriyalardagi issiqlik miqdorini aniqlash formulasi ko'rsatilgan.
Isitish qanday sodir bo'ladi?
Supero'tkazuvchilar orqali elektr toki o'tganda, elektr zaryadi u orqali o'tayotganda o'tkazgich atomlari bilan to'qnashadi. Ushbu zarbalar tufayli energiyaning bir qismi issiqlikka aylanib, o'tkazuvchan materialning haroratini oshiradi. 5-rasmga qarang.
Oqim qancha ko'p bo'lsa, harorat oshishi shunchalik katta bo'ladi va issiqlik tarqaladi. Supero'tkazuvchilar orqali o'tadigan elektr toki tomonidan ishlab chiqarilgan issiqlik, oqim o'tkazgichning qarshiligini engib o'tishda qilgan ishining o'lchovidir.
Elektr zaryadini harakatga keltirish uchun kuchlanish manbai kerak. Voltaj manbai ko'proq issiqlik chiqaradigan quvvatni ko'proq ta'minlashi kerak. Qancha issiqlik ishlab chiqarilishini aniqlab, kuchlanish manbai qancha energiya etkazib berishi kerakligini aniqlay olasiz.
Joule qonunlari
Akkor lampochkalarda joule effekti
Akkor lampalar shisha lampochkaga yuqori eriydigan volfram filamanini qo'yish orqali tayyorlanadi. 500 ºC haroratda jismlar qizg'ish nurni chiqaradi, agar harorat ko'tarilsa oq rangga aylanadi. Lampochkaning filamenti 3.000 ºS ga etib, oq nur chiqaradi. Ampula ichiga yuqori vakuum qilinadi va filament yonib ketmasligi uchun inert gaz qo'yiladi.
Ushbu filamentdan o'tayotganda oqim tomonidan chiqarilgan issiqlik (Joule effekti) uni qizdirish uchun zarur bo'lgan haroratga, yuqori harorat ta'sirida materiallarning yorug'lik chiqaradigan ta'siriga erishishga imkon beradi. 6-rasmga qarang.
Kattaroq uchun to'g'ri lampochkani tanlash muhimdir energiya samaradorligi. Akkor lampalarda faqat maksimal 15% energiya sarflanadi, qolgan elektr energiyasi issiqda tarqaladi. Etakchi lampalarda 80 dan 90% gacha yorug'lik energiyasiga aylanadi, faqat 10% issiqlik shaklida tarqalganda sarflanadi. Led amrullari - bu eng yaxshi variant, katta energiya samaradorligi va kam elektr energiyasiga ega. 7-rasmga qarang. [3]
1 mashq
100 Vt, 110 V akkor lampochka uchun quyidagilarni aniqlang:
a) Lampochka orqali o'tadigan oqim intensivligi.
b) soatiga sarf qiladigan energiya.
Biznes:
a) elektr toki:
Elektr quvvatining ifodasi ishlatiladi:
Sizni maqolasini ko'rishga taklif qilamiz Vatt qonuni energiyasi
Ohm qonuni bo'yicha lampochkaning elektr qarshiligining qiymati olinadi:
biz sizni maqolani ko'rishga taklif qilamiz Ohm qonuni va uning sirlari
b) soatiga iste'mol qilinadigan energiya
Joule qonuni lampochkada tarqalgan issiqlik miqdorini aniqlaydi
Agar 1 kilovatt-soat = 3.600.000 Joule bo'lsa, soatiga sarflanadigan energiya:
Q = 0,002 kVt soat
Natija:
i = 0,91 A; Q = 0,002 kVt soat
Joule ta'siri - elektr energiyasini uzatish va tarqatish
Zavodda ishlab chiqariladigan elektr energiyasi, keyinchalik uylarda, korxonalarda va sanoat tarmoqlarida foydalanish uchun o'tkazuvchi kabellar orqali uzatiladi. [4]
Oqim aylanayotganda issiqlik Joule effekti bilan tarqalib, energiyaning bir qismini atrof muhitga yo'qotadi. Oqim qanchalik katta bo'lsa, u sarflanadigan issiqlik shunchalik katta bo'ladi. Energiyani yo'qotmaslik uchun oqimlar past oqimlarda va 380 kV yuqori kuchlanishlarda tashiladi. Bu elektr energiyasini tashish samaradorligini oshiradi. Substansiyalar va transformatorlarda ular oxirgi foydalanish uchun 110 V va 220 V kuchlanish darajalariga tushiriladi25 yoki 220 volt). 8-rasmga qarang.
Ko'pgina qurilmalarda Joule effekti ishlatiladi, bu erda elektr energiyasi issiqqa aylanadi, masalan, elektr dazmollar, suv isitgichlari, sigortalar, tushdi mashinalari, elektr pechkalar va boshqalar. 9-rasmga qarang.
2 mashq
400 Vt quvvatga ega elektr dazmol 10 daqiqa davomida ishlatiladi. Dazmolning 110 V elektr rozetkasiga ulanganligini bilib, quyidagilarni aniqlang:
a) Dazmol orqali oqayotgan oqim intensivligi.
b) Dazmol tarqatadigan issiqlik miqdori.
Biznes:
Elektr toki
Elektr quvvatining ifodasi ishlatiladi:
p = vi
Ohm qonuni bo'yicha lampochkaning elektr qarshiligining qiymati olinadi:
Issiqlik
Joule qonuni plastinkada tarqalgan issiqlik miqdorini aniqlaydi. Agar bir daqiqada 60 soniya bo'lsa, unda 10 daqiqa = 600 s.
Agar 1 kilovatt-soat = 3.600.000 Joule bo'lsa, chiqarilgan issiqlik:
Q = 0,07 kVt soat
Natijalar
Joule qonuni, elektr tokini o'tkazgich orqali aylanayotganda hosil bo'ladigan issiqlik oqim intensivligining kvadratiga to'g'ridan-to'g'ri mutanosib, qarshilik va oqimning aylanishi uchun sarflanadigan vaqtga to'g'ri keladi. Joulega hurmat sifatida xalqaro tizimdagi energiya birligi endi "Joule" deb nomlanadi.
Ko'pgina qurilmalar "joule ta'siri", Pechka, pechka, tushdi mashinasi, plitalar va boshqalar kabi o'tkazgich orqali oqim o'tkazib, issiqlik hosil qilish.
Sizni ushbu qiziqarli mavzu bo'yicha sharhlaringizni va savollaringizni qoldirishga taklif qilamiz.