Привет, Вы узнаете о том , что такое закон джоуля-ленца, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое
закон джоуля-ленца, количество теплоты , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Постоянный электрический ток.
В XIX веке независимо друг от друга, англичанин Д. Джоуль и россиянин Э. Ленц изучали нагревание проводников электрическим током и опытным путем обнаружили закономерность:
количество теплоты , выделяющееся в проводнике с током, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.
Силами других ученых было выяснено, что это утверждение справедливо для любых проводников: твердых, жидких, газообразных. Поэтому закономерность получила название
закон джоуля-ленца :
Q – выделившееся количество теплоты, Дж
I – сила электрического тока в проводнике, А
R – сопротивление проводника, Ом
t – время прохождения тока, с
Закон Джоуля–Ленца: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока.
Справа показана схема установки, при помощи которой можно экспериментально проверить закон Джоуля–Ленца. Разделив напряжение на силу тока, по формуле R=U/I вычисляют сопротивление. Термометром измеряют повышение температуры воды. По формулам Q=I²Rt и Q=cmΔt° вычисляют количества теплоты, которые должны быть равны друг другу (с учетом погрешностей).
Для тех, кто интересуется физикой более глубоко, специально заметим, что закон Джоуля–Ленца можно получить не только экспериментально, но и вывести теоретическим путем, используя знакомые нам формулы.
| Согласно закону Ома |
| U = I · R |
I = U / R |
| Согласно формуле работы тока |
| A = I·U·t = I·(I·R)·t |
A = I·U·t = (U/R)·U·t |
| В итоге получаем: |
| A = (I²·R)·t |
A = (U²/R)·t |
Мы получили сразу две новые формулы; выясним их физический смысл.
Вопросы для самопроверки
Какие опыты проводили Ленц и Джоуль? Они ...
Какой научный факт был ими обнаружен?
Закон Джоуля-Ленца применим (выполняется) ...
Произведение в правой части равенства представляет собой ...
Закон Джоуля-Ленца всегда можно ...
Сопротивление спирали в калориметре находят, ...
Термометр служит, чтобы измерить ...
Формулы Q=I²Rt и Q=cmΔt° служат, чтобы рассчитать ...
Закон Джоуля-Ленца можно получить не только опытным, но и ...
Применив закон Ома и формулу для работы тока, ...
Левая формула A=I²Rt похожа на формулу закона Джоуля–Ленца, однако в левой ее части стоит работа тока, а не количество теплоты. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Что даст нам право считать эти величины равными? Для этого мы вспомним первый закон термодинамики (см. § 6-з) и выразим из него работу.
ΔU = Q + A следовательно A = ΔU – Q
Здесь ΔU – это изменение внутренней энергии нагреваемого током проводника; Q – количество теплоты, отданное проводником (на это указывает знак «–» впереди); A – работа, совершенная над проводником. Выясним, что это за работа.
Сам проводник неподвижен, но внутри него движутся электроны, наталкиваясь на ионы кристаллической решетки и передавая им часть своей кинетической энергии. Чтобы поток электронов не ослабевал, силы электрического поля должны постоянно совершать работу. Поэтому A – работа электрического поля по перемещению электронов проводника.
Обсудим теперь величину ΔU применительно к проводнику, в котором начинает идти ток. Проводник будет нагреваться, и его внутренняя энергия будет увеличиваться. По мере нагрева будет возрастать разность между температурами проводника и окружающей среды. Согласно закономерности Ньютона (см. § 6-л), будет расти мощность теплоотдачи. Вскоре это приведет к тому, что температура проводника перестанет увеличиваться. И с этого момента внутренняя энергия проводника перестанет изменяться, то есть величина ΔU станет равной нулю.
Первый закон термодинамики для этого состояния запишется: A = –Q. Словами: если внутренняя энергия проводника не меняется, то работа тока полностью превращается в теплоту. Используя этот вывод, запишем все три формулы для вычисления работы тока в других видах:
Q = I·U·t Q = I²·R·t Q = U²/R·t
Эти формулы мы пока будем считать равноправными. Позднее мы узнаем, что средняя формула справедлива всегда (поэтому и носит название закона), а две крайние – только при определенных условиях (которые мы сформулируем в старших классах).
Поскольку в формулах не Q, а A, нужно обоснование, чтобы ...
Таким обоснованием для нас послужит ...
В равенстве A=ΔU–Q последнее слагаемое – это ...
В левой части этого же равенства стоит ...
Работа, совершенная над проводником, – это ...
После включения в цепи тока любой ее ...
Нарастание мощности теплоотдачи проводника ...
Поэтому изменение внутренней энергии обратится в ноль, то есть ...
Запись A = –Q первого закона термодинамики означает: ...
Мы обосновали замену A на Q и сообщаем на будущее, что ...
Интерестные факты
всего 1 кВт·ч электроэнергии достаточен
- для выпечки 36 кг хлеба,
- добычи 30 кг нефти или
- 40 кг каменного угля,
- производства 2,7 кг газетной или
- 1,5 кг писчей бумаги
Для выработки 1 кВт·ч электроэнергии на электростанциях расходуется
- около 600 г каменного угля или
- 300 г жидкого топлива – мазута.
Из 1 кг урана при этом можно получить 620 тысяч кВт-ч энергии, то есть в 90 тысяч(!) раз больше, чем при сжигании угля
Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!
Электронагревательные приборы
Исследование, описанное в статье про закон джоуля-ленца, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое закон джоуля-ленца, количество теплоты
и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания,
то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории
Постоянный электрический ток
Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про закон джоуля-ленца
Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях,
мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.
Комментарии
Оставить комментарий
Базовая физика
Термины: Базовая физика