Ooru ti Ofin Joule "Awọn ohun elo - Awọn adaṣe"
Joule ṣe iwadi ipa ti a ṣe nigbati iṣan ina n tan kaakiri adaorin ati nitorinaa fi idi rẹ mulẹ nipasẹ ofin Joule olokiki. Bi idiyele ina ṣe nlọ nipasẹ adaorin, awọn elekitironi jia pẹlu ara wọn ti o npese ooru.
Ṣiṣe lilo ipa Joule, ọpọlọpọ awọn ohun elo ile ati awọn ohun elo ile-iṣẹ ti ṣe apẹrẹ, nibiti a ti yipada agbara itanna sinu ooru nipasẹ opo yii, gẹgẹbi awọn alakọja ina ati irin.
Ofin Joule ti lo ninu apẹrẹ ẹrọ lati dinku awọn adanu agbara nipasẹ ooru.
Gbigba lati mọ James Joule diẹ:
James Prescott Joule (1818-1889)
O jẹ onimọ-jinlẹ ara ilu Gẹẹsi kan ti o ṣe iwadi ni thermodynamics, agbara, ina, ati oofa.
Paapọ pẹlu William Thomson wọn ṣe awari ipa ti a pe ni ipa Joule - Thomson nipasẹ eyiti wọn ṣe afihan pe o ṣee ṣe lati tutu gaasi kan nigba fifẹ laisi ṣiṣe iṣẹ ita, ilana ipilẹ ti idagbasoke awọn firiji lọwọlọwọ ati awọn air conditioners. O ṣiṣẹ pẹlu Oluwa Kelvin lati ṣe agbekalẹ iwọn pipe ti iwọn otutu, ṣe iranlọwọ ṣe alaye imọ-jinlẹ ti awọn gaasi.
Ẹka kariaye ti agbara, ooru ati iṣẹ, joule, ni a darukọ ni ọlá rẹ. [1]
Ofin Joule
Kini Ofin Joule dabaa?
Nigbati iṣan itanna kan ba n kọja nipasẹ eroja kan, diẹ ninu agbara yoo tan kaakiri bi ooru. Ofin Joule gba wa laaye lati pinnu iye ooru ti a tan kaakiri ninu eroja kan, nitori abajade ina lọwọlọwọ ti n pin kiri nipasẹ rẹ. Wo nọmba 1.
Ofin Joule sọ pe ooru (Q) ti o ṣẹda ni adaorin jẹ deede si resistance itanna rẹ R, si square ti lọwọlọwọ ti o kọja nipasẹ rẹ, ati si aarin akoko. Wo nọmba 2.
Ifihan mathimatiki ti Ofin Joule
Ooru ti o tan kaakiri ninu eroja kan, nigbati iṣan lọwọlọwọ kan ba n kọja nipasẹ rẹ, ni a fun nipasẹ ikasi mathimatiki ni nọmba 3. O nilo lati mọ iye ti agbara ina eleyi ti n ṣan kiri nipasẹ eroja, idiwọ itanna ati aarin ti aago. [meji].
Nigbati o ba keko pipadanu ooru ninu eroja kan, o maa n han bi ooru ti tan kaakiri ninu “kalori” dipo Joule. Nọmba 4 fihan agbekalẹ fun ṣiṣe ipinnu iye ooru ninu awọn kalori.
Bawo ni igbona ṣe n ṣẹlẹ?
Nigbati iṣan ina kan ba nṣàn nipasẹ adaorin, idiyele ina naa kọlu pẹlu awọn ọta adaṣe bi wọn ti nlọ nipasẹ rẹ. Nitori awọn ipaya wọnyi, apakan kan ti agbara ti wa ni iyipada sinu ooru, jijẹ iwọn otutu ti ohun elo ifunni. Wo nọmba 5.
Awọn ṣiṣan lọwọlọwọ diẹ sii, ti o pọ si ilosoke ninu iwọn otutu, ati pe ooru diẹ sii ti wa ni tituka. Ooru ti a ṣe nipasẹ ina lọwọlọwọ ti nṣàn nipasẹ adaṣe jẹ wiwọn ti iṣẹ ti a ṣe nipasẹ lọwọlọwọ ni bibori resistance ti adaorin.
Gbigbe idiyele ina nilo orisun folti kan. Orisun folti gbọdọ pese agbara diẹ sii diẹ sii tan kaakiri ooru. Nipa ṣiṣe ipinnu iye ooru ti a ṣe, o le pinnu iye agbara ti orisun folti gbọdọ pese.
Awọn ohun elo ofin Joule
Ipa Joule ninu awọn Isusu elekeji
Awọn Isusu ti o ni itanna ni a ṣe nipasẹ gbigbe filament tungsten yo ti o ga ninu boolubu gilasi kan. Ni iwọn otutu ti 500 ,C, awọn ara njade ina pupa pupa, eyiti o dagbasoke si funfun ti iwọn otutu ba pọ si. Filati ti boolubu naa, nigbati o de 3.000 ºC, n tan ina funfun. Ninu ampoule naa ni igbale giga ti wa ni gbe gaasi ti ko ni nkan ki filament naa ma jo.
Ooru ti a fun ni lọwọlọwọ (ipa Joule) bi o ti n kọja nipasẹ wiwun filament gba ọ laaye lati de iwọn otutu ti o ṣe pataki fun aisedeede lati waye, ipa awọn ohun elo lati tan ina nigba ti o ba labẹ awọn iwọn otutu giga. Wo nọmba 6.
O ṣe pataki lati yan boolubu ti o tọ fun tobi ṣiṣe agbara. Ninu awọn Isusu elegbogi nikan o pọju 15% ti agbara ni a lo, iyoku agbara itanna naa tan kaakiri ninu ooru. Ninu awọn Isusu ti o mu 80 si 90% ti yipada si agbara ina, 10% nikan ni a parun nigba pipinka ni irisi ooru. Awọn Isusu ti a mu ni aṣayan ti o dara julọ, nini ṣiṣe agbara nla ati agbara ina kekere. Wo nọmba 7. [3]
Idaraya 1
Fun boolubu ina 100 W, 110 V, pinnu:
a) Agbara ti lọwọlọwọ ti nṣàn nipasẹ boolubu.
b) Agbara ti o n gba fun wakati kan.
Solusan:
a) Ina lọwọlọwọ:
A lo ikosile ti agbara itanna:
A pe o lati wo nkan ti Agbara Ofin ti Watt
Nipasẹ Ofin Ohm iye ti agbara itanna ti boolubu ti gba:
a pe o lati wo nkan naa Ofin Ohm ati awọn aṣiri rẹ
b) Agbara agbara fun wakati kan
Ofin Joule pinnu iye ooru ti yoo tan kaakiri naa
Ti 1 Kilowatt-wakati = 3.600.000 Joule, agbara agbara fun wakati kan ni:
Q = 0,002 kWh
Esi:
i = 0,91 A; Q = 0,002 kWh
Ipa Joule - Gbigbe ati pinpin kaakiri agbara itanna
Agbara itanna, eyiti o jẹ ipilẹṣẹ ninu ọgbin kan, ni gbigbe nipasẹ awọn kebulu ifunni lati ṣee lo nigbamii ni awọn ile, awọn ile-iṣẹ ati awọn ile-iṣẹ. [4]
Bii lọwọlọwọ ti n lọ kiri, ooru ti tan nipasẹ ipa Joule, pipadanu apakan ti agbara si ayika. Ti o tobi lọwọlọwọ, o tobi ooru ti o tan. Lati yago fun pipadanu agbara, awọn gbigbe ni gbigbe ni awọn ṣiṣan kekere ati awọn iwọn giga ti 380 kV. Eyi ṣe ilọsiwaju ṣiṣe ni gbigbe ọkọ ti agbara itanna. Ninu awọn ipilẹ ati awọn oluyipada wọn dinku si awọn ipele folti ni 110 V ati 220 V fun lilo ipari wọn 25 tabi awọn folti 220). Wo nọmba 8.
Ni ọpọlọpọ awọn ohun elo ipa Joule ni a lo, nibiti agbara itanna ti yipada si ooru, gẹgẹbi ninu awọn irin ina, awọn igbona omi, awọn fuses, awọn toasters, awọn adiro ina, laarin awọn miiran. Wo nọmba 9.
Idaraya 2
A lo irin ina 400W fun awọn iṣẹju 10. Mọ pe irin naa ni asopọ si iṣan itanna 110 V, pinnu:
a) Agbara ti lọwọlọwọ ti nṣàn nipasẹ irin.
b) Iye ooru ti o tan nipasẹ irin.
Solusan:
Ina lọwọlọwọ
A lo ikosile ti agbara itanna:
p = vi
Nipasẹ Ofin Ohm iye ti agbara itanna ti boolubu ti gba:
Ooru
Ofin Joule ṣe ipinnu iye ooru ti a tan kaakiri ninu awo. Ti iṣẹju kan ba ni awọn aaya 60, lẹhinna iṣẹju 10 = 600 s.
Ti 1 Kilowatt-wakati = 3.600.000 Joule, ooru ti a tu silẹ ni:
Q = 0,07 kWh
Awọn ipinnu
Ofin Joule ṣalaye pe ooru ti a ṣe nipasẹ iṣan ina nigbati o ba n pin kiri nipasẹ adaorẹ jẹ deede ni ibamu si square ti kikankikan ti lọwọlọwọ, awọn akoko idena ati akoko ti o gba fun lọwọlọwọ lati kaa kiri. Ni ibọwọ fun Joule ọkan ti agbara ni eto kariaye ni a pe ni “Joule” bayi.
Ọpọlọpọ awọn ẹrọ lo “ipa joule”, Nipa ina ooru nipasẹ gbigbe lọwọlọwọ nipasẹ adaṣe, gẹgẹbi awọn adiro, adiro, toasters, awọn awo, laarin awọn miiran.
A pe ọ lati fi awọn asọye rẹ ati awọn ibeere rẹ silẹ lori koko ọrọ yii.