Какъв е известният ефект на Джоул?
Николас Ривера - 24 май 2015 г. - 21:31 (CET)
Топлинните и електрическите токове винаги вървят ръка за ръка. За добро и за лошо.
Със сигурност неведнъж сте чували думата юли - и не се отнася до месеца от календара - или, напротив, думата джаул (думата юли на английски). Това идва в областта на науката от английския физик Джеймс Прескот Джоул (1818-1889), който проведени различни изследвания, свързани с движенията на субатомни частици, електрически токове и производство на енергия.
Този физик е баща на „Ефект на Джоул“ или „закон на Джоул“, един от стълбовете, които позволяват развитието и функционирането на много от продуктите, които ни заобикалят днес. Но какъв е ефектът на Джоул? Какво е значението на изследванията, проведени от този английски физик?
Разбиране на енергия и топлина
За да разберем ефекта на Джоул, трябва накратко да изясним понятието топлина. Топлина Известно е като освобождаване на енергия от системата като причина за движението, в микроскопичен мащаб, на частиците, които го съставят.
Например: ако загреем саксия с вода, това, което всъщност се произвежда, е увеличаване на енергията на системата, нещо, което на молекулярно ниво, то се превежда като по-голямо движение на частиците, изграждащи споменатата система. Тази "погълната" енергия по-късно се освобождава обратно навън под формата на топлина, при условие че средата, която заобикаля споменатата система, има по-ниски енергийни нива (в този случай е така, тъй като въздухът, който заобикаля гърнето, обикновено е на по-ниска температура).
Защо тази енергия се освобождава, вместо да се запазва? Всички системи са склонни, по природа, да търсят ситуация на покой или спокойствие - ние разбираме почивка или спокойствие като ситуацията, при която движението на частиците е най-малко възможно. По този начин, когато това състояние на относително спокойствие е нарушено, системите обменят енергия с околните да се опита да се доближи възможно най-много до това състояние. В случай на саксия, топлината се излъчва навън, за да се опита да се „охлади“ и да намали нейните енергийни нива. Този енергиен обмен е това, което наричаме топлина.
Какво представлява ефектът на Джоул и защо се появява?
Ефектът на Джоул от птичи поглед е освобождаването на топлина, причинено от движението на електрони - Известен също като електрически ток - от материал. Този ефект се отразява във формулата Q = P xt, където „Q“ е отделена енергия или топлина (също представена с буквата E и измерена в джаули или калории), „P“ е консумираната мощност (измерена във ватове) и „ t ”Изминалото време (измерено в секунди).
За да се разбере ефектът на Джоул, трябва да разберем произхода на електрическите токове. За да направите това, нека си представим проста схема с 6-волтова батерия (с положителен и отрицателен полюс) и съпротивление от около 3 ома.
При свързване на батерията към веригата, електроните, съхранявани в батерията, ще започнат да пътуват по веригата от положителния полюс към отрицателния, обхождайки проводниците и резистора, свързан към него.
Тези електрони се движат поради потенциална разлика - която в този случай е 6 волта. За да разберем тази концепция, нека си представим стълба. Положителният полюс е горната зона на стълбата. Отрицателният полюс, долната зона. От горната зона навиваме няколко топки. Те неизбежно ще започнат да се спускат надолу поради гравитационната сила. Нещо подобно се случва и с електроните. Това движение на електрони от положителния полюс (по-висок потенциал) към отрицателния полюс (по-нисък потенциал) е това, което познаваме като електрически ток.