Mi a híres Joule-effektus?
Nicolás Rivera - 2015. május 24. - 21:31 (CET)
A hő és az elektromos áram mindig kéz a kézben jár. Jobbra-rosszra.
Biztosan nem egyszer hallotta a július szót - és nem a naptár hónapjára utal -, vagy éppen ellenkezőleg, a Joule szót (angolul a július szót). Ez a tudomány területén James Prescott Joule (1818-1889) angol fizikustól származik, aki különféle vizsgálatokat végzett a szubatomi részecskék mozgásával kapcsolatban, elektromos áramok és áramtermelés.
Ez a fizikus volt az apja "Joule-effektus" vagy "Joule-törvény", az egyik oszlop, amely lehetővé teszi a ma körülvevő számos termék fejlesztését és működését. De mi a Joule-effektus? Mi a jelentősége annak a tanulmánynak, amelyet ez az angol fizikus végzett?
Az energia és a hő megértése
A Joule-effektus megértése érdekében röviden tisztáznunk kell a hő fogalmát. Hő A rendszer által kibocsátott energia felszabadításaként ismert mint az azt alkotó részecskék mozgásának oka mikroszkópos léptékben.
Például: ha egy fazék vizet melegítünk, akkor a termelt energia a rendszer energiájának növekedése, ami molekuláris szinten, a rendszert alkotó részecskék nagyobb mozgása. Ez az "elnyelt" energia később hő formájában szabadul fel a szabadba, feltéve, hogy az említett rendszert körülvevő környezet alacsonyabb energiaszinttel rendelkezik (ebben az esetben azért, mert az edényt körülvevő levegő általában alacsonyabb hőmérséklet).
Miért szabadul fel ez az energia konzerváltság helyett? Minden rendszer természeténél fogva hajlamos arra, hogy pihenést vagy nyugalmat keressen - a pihenést vagy a nyugalmat úgy értjük, mint azt a helyzetet, amelyben a részecskék mozgása a legkevésbé lehetséges. És így, amikor ezt a viszonylagos nyugalmi állapotot megzavarják, a rendszerek energiát cserélnek a körülöttük élőkkel hogy megpróbálja minél közelebb kerülni ahhoz az állapothoz. Az edény esetében a hő kívülről kerül kibocsátásra, hogy megpróbálja "lehűlni" és csökkenteni az energiaszintjét. Ezt az energiacserét nevezzük hőnek.
Mi a Joule-effektus és miért fordul elő?
A Joule-effektus madártávlatból az az elektronok mozgása által okozott hő felszabadulása –Az anyag néven elektromos áram is ismert. Ezt a hatást tükrözi a Q = P xt képlet, ahol „Q” a leadott energia vagy hő (szintén E betűvel ábrázolva és joule-ban vagy kalóriában mérve), „P” az elfogyasztott teljesítmény (wattban mérve) és „T” Az eltelt idő (másodpercben mérve).
A Joule-effektus megértése, meg kell értenünk az elektromos áramok eredetét. Ehhez képzeljünk el egy egyszerű áramkört 6 voltos akkumulátorral (pozitív és negatív pólussal) és körülbelül 3 ohmos ellenállással.
Amikor az akkumulátort az áramkörhöz csatlakoztatja, az akkumulátorban tárolt elektronok elkezdenek haladni az áramkörben a pozitív pólustól a negatívig, áthaladva a vezetékeken és a hozzá kapcsolt ellenálláson.
Ezek az elektronok egy potenciálkülönbség miatt mozognak - ami ebben az esetben 6 volt. Ennek a koncepciónak a megértéséhez képzeljünk el egy létra. A pozitív pólus a létra felső területe. A negatív pólus, az alsó zóna. A felső területről gömböket gördítünk. Ezek óhatatlanul lefelé kezdenek ereszkedni a gravitációs erő miatt. Valami hasonló történik az elektronokkal. Ez az elektronok mozgása a pozitív pólustól (nagyobb potenciál) a negatív pólusig (alacsonyabb potenciál) az, amit elektromos áramnak ismerünk.