JOULE KÍSÉRLETE (alapítvány)

Joule kísérlete

Joule tapasztalatai azt mutatják, hogy két energiaforma egyenértékű: a mechanikus és a fűtőérték.
A kísérletig a hő (kalóriában mért) és a mechanikai energia (joule-ban mérve) külön fogalom volt:

  • Kalória = az a hő, amelyet egy gramm víznek cserélnie kell, hogy a hőmérséklete egy fokot megváltozzon.
  • Joule = az az energia, amelyet akkor kapunk, amikor egy newton egy kilogramm tömegre kifejtett ereje egy méter elmozdulást eredményez.
Joule megmutatja, hogy a mechanikus energia hogyan képes hőenergiát előállítani, és mindig ugyanolyan arányban teszi ezt. Az energiák ekvivalenciáját a hő mechanikai egyenértékének nevezzük, és érvényes:

Joule kísérletét Ma víztömeg melegítésével hajtotta végre a kezdeti T0 hőmérsékletről a Tf végső hőmérsékletig a fürdőt megmozgató lapátok segítségével. A szükséges hő Q az:

ahol Ce a fajlagos vízhő, 1000 ca l/(Kg ºC)

A pengék az Mp tömeg által átvitt mechanikai energia miatt mozognak, zuhanás a magasból h, egy menet segítségével, amely aktiválja a forgási mozgást. Az érintett mechanikai energia az Ep potenciális energia:

Ep = Mp g h J

Joule ezen a kísérleten keresztül megmutatja, hogy a két energiaforma között állandó kapcsolat van: a hő mechanikai egyenértéke:

Q/Ep = a hő mechanikai egyenértéke