محاسبه عدد ژول

محاسبه عدد ژول:

هدف: محاسبه عدد ژول:

وسایل آزمایش: کالریمتر ژول، آب مقطر، کرونومتر، منبع تغذیه، دما سنج، بشر مدرج.

تئوری آزمایش:
همانطور که می دانید گرما انرژیی است که در اثر اختلاف دمای بین دو سیستم از یکی به دیگری جاری می شود.
می توان گفت که انجام کار مکانیکی بر روی یک سیستم معادل حرارت دادن سیستم توسط یک منبع خارجی است و نتیجه بگیریم کار و گرما نوعی انرژی هستند.
کار و گرما تا زمان رامفورد همچون دو مفهوم جداگانه تلقی می شدند تا اینکه رامفورد بین این دو ارتباطی قائل شد و این ارتباط به صورت اصل پایستگی انرژی بیان شد.
طبق این اصل گرما و کار هر کدام شکلی از انرژی هستند و از این رو باید رابطه معینی؛ که معادل مکانیکی گرما نامیده می شود؛ بین آنها وجود داشته باشد.

رابطه بین واحدهای گرما و واحدهای کار مکانیکی را می توان توسط آزمایش به دست آورد بدین ترتیب که مقدار کار مکانیکی را بر حسب ژول که به یک سیستم داده می شود اندازه می گیریم و از روی افزایش دما و تعریف Q مقدار حرارتی را که لازم است تا همان اثر را در سیستم به جا نهد بر حسب کالری به دست می آوریم. 

محاسبه عدد ژول:

هدف: محاسبه عدد ژول:

وسایل آزمایش: کالریمتر ژول، آب مقطر، کرونومتر، منبع تغذیه، دما سنج، بشر مدرج.

تئوری آزمایش:
همانطور که می دانید گرما انرژیی است که در اثر اختلاف دمای بین دو سیستم از یکی به دیگری جاری می شود.
می توان گفت که انجام کار مکانیکی بر روی یک سیستم معادل حرارت دادن سیستم توسط یک منبع خارجی است و نتیجه بگیریم کار و گرما نوعی انرژی هستند.
کار و گرما تا زمان رامفورد همچون دو مفهوم جداگانه تلقی می شدند تا اینکه رامفورد بین این دو ارتباطی قائل شد و این ارتباط به صورت اصل پایستگی انرژی بیان شد.
طبق این اصل گرما و کار هر کدام شکلی از انرژی هستند و از این رو باید رابطه معینی؛ که معادل مکانیکی گرما نامیده می شود؛ بین آنها وجود داشته باشد.
رابطه بین واحدهای گرما و واحدهای کار مکانیکی را می توان توسط آزمایش به دست آورد بدین ترتیب که مقدار کار مکانیکی را بر حسب ژول که به یک سیستم داده می شود اندازه می گیریم و از روی افزایش دما و تعریف Q مقدار حرارتی را که لازم است تا همان اثر را در سیستم به جا نهد بر حسب کالری به دست می آوریم. 

معادل مکانیکی حرارت را می توان به روش؛ الکتریکی و مکانیکی به دست آوریم. که در روش الکتریکی با عبور جریان الکتریکی از یک مقاومت باعث گرم شدن آن شده و با انتقال این گرما به آب درون کالریمتر می توانیم معادل مکانیکی حرارتی را محاسبه کنیم.
اگر مقاومتی به مقدار R اهم در یک کالریمتر که شامل m گرم آب با ارزش آبی A و دمای 1 درجه سانتیگراد وجود داشته باشد و دو سر مقاومت را به اختلاف پتانسیل V ولت و شدت جریان I آمپر وصل کرده و جریان برق را به مدت t ثانیه از مدار عبور می دهیم و دمای کالریمتر پس از این مدت به 2درجه سانتیگراد می رسد. خواهیم داشت:
 

 روش آزمایش:
محاسبه عدد ژول:1- 200 میلی لیتر آب مقطر را به کمک بشر مدرج داخل کالریمتر بریزید:m
2- جرم کالریمتر را به دست آورید.
3- به کمک مربی مداری مانند شکل زیر ببندید.
4- دمای اولیه کالریمتر را از روی ترمومتر بخوانید:T1
5- مدار را روشن کرده و با کرنومتر مدت 10 دقیقه را اندازه گیری کنید.t
6- مقدار شدت جریان و اختلاف پتانسیل را یادداشت نماید: V,I
7- بعد از گذشت 10 دقیقه دوباره دمای کالریمتر را یادداشت نمایید: T2
8- به کمک رابطه داده شده مقدار J را به دست آورید.
9- خطای مطلق و نسبی را به دست آورید.