Jouleův pokus

21. září 2008 | 12.00 |

joule2joule2

Až do začátku 18. století se učenci domnívali, že mezi mechanickou prací, teplem a elektřinou neexistuje žádná souvislost. Teprve Benjamin Thompson (1754 – 1814), známý ve fyzice spíše jako lord Rumford si jako první blíže všimnul souvislostí mezi teplem a mechanickou prací. V továrně, kde sledoval vrtání mosazných dělových hlavní, měřil množství tepla, které se přitom uvolňuje. Zjistil, že tupý vrták, ačkoliv řeže kov špatně, poskytuje hodně tepla. Dokud koně uváděli tento vrták do pohybu, bylo možné uvařit vodu v kotlích postavených na dělech. Tak se snažil změřit, jak se mechanickou prací vrtáku kov ohřívá.
Rozhodující a mnohem přesnější pokusy prováděl kolem roku 1845 inženýr J. P. Joule (1818 – 1889).
Do dobře izolované nádobky s vodou vložil systém lopatek, které se mohly otáčet a tím míchat vodu. Otáčení lopatek bylo způsobeno tím, že byly přes kladky spojeny s dvojicí závaží, která se po stranách nádoby zvolna spouštěla dolů. Tíhová potenciální energie závaží se tak měnila na kinetickou energii pohybujících se lopatek. Na tom by nebylo nic objevného. Pokud ale před spuštěním závaží dolů vložíme do vody teploměr, zjistíme, že se voda tím promícháváním lopatkami ohřála. Kinetická energie lopatek se uložila do tepla, kterým byla voda ohřívána. Ze znalosti hmotnosti obou závaží, rozdílu jejich původní a konečné výšky použitím přesného měření zjistil, že 1 kg vody se takto ohřeje o 1°C, když je mu dodána energie 4180 J.
Zahřátí bylo intenzivnější, když ke kovové vrtulce přiblížil silný magnet. Joule správně usoudil, že toto teplo navíc bylo získáno elektromagnetickým brzděním. Později pak zahříval vodu elektrickým odporem drátů, tak jak to dnes děláme pomocí ponorných elektrických vařičů. Díky dalším nápaditým pokusům porovnával tehdy nejběžnější formy energie a prokázal i propočítal jejich souvislost. Nyní je už jasné, proč můžeme zdánlivě výrazně odlišné formy energie měřit společnou jednotkou joule (J).
Takže, pokud si právě ohříváte decilitr vody na kávu z teploty 20° C, musí jí rychlovarná konvice, aby začala voda vřít, dodat teplo o velikosti přibližně 33 440 J.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 2.04 (23x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Související články

žádné články nebyly nenalezeny

Komentáře