ما هو الفرق بين الحرارة و الطاقة الداخلية
التجارب التي أجراها العالم جيمس جول ، و علماء آخرون أظهرت أن الطاقة يمكن أن تضاف إلى ، أو تنتزع من النظام، أما بواسطة الحرارة أو الشغل المبذول على النظام ، أو أن يبذل النظام نفسه شغلا.
عند ضغط غاز محبوس، في اسطوانة عازلة للحرارة، سترتفع درجة حرارة ذلك الغاز الذي تم ضغطه؛ و ستزداد الطاقة الداخلية له ؛بالرغم من عدم انتقال حرارة من الوسط المحيط الى هذا الغاز.. و هذا يذكرنا بقانون الضغط للغاز : الذي ينص على أن ضغط الغاز يتناسب طرديا مع درجة حرارته المطلقة.
اذا ما سبب تغير درجة حرارة الغاز؟
المكافيء الميكانيكي للحرارة:
النظام في هذه التجربة ، التي أجراها العالم جيمس جول، هو الماء الموضوع في اسطوانة عازلة للحرارة.
الشغل المبذول على الماء بواسطة عجلة دوارة، مثل أذرع المروحة الكهربائية ، و يتحكم في الدوران كتلتان ثقيلتان من الرصاص، يسقطان من أعلى لاسفل بسرعة ثابتة، تقريباً.
الماء ترتفع درجة حرارته تدريجياً ؛ نتيجة احتكاك الاذرع الدوارة به. و اذا اهملنا الحرارة التي تنتقل الى جدران الاسطوانة، سيكون النقص في طاقة وضع الكتلان المعدنيتان ؛ نتيجة هبوطهما من أعلى لاسفل، سيكون ذلك النقص في طاقة الوضع مساويا تماما للشغل المبذول على الماء بواسطة الاذرع الدوارة .
لو سقطت الكتلان المعدنيتان مسافة قدرها h
سيكون النقص في طاقة الوضع للكتلتين المعدنيتان هو m.g.h+m.g.h
خلاصة ما توصل إليه العالم جيمس جول:
النقص في طاقة الوضع يتناسب طرديا مع مقدار الارتفاع في درجة الحرارة Δ T. و ثابت التناسب قيمته تساوي تقريباً 4.18 J/g.°C.
لذلك ؛ 4.18 joul من الطاقة الميكانيكية ترفع درجة حرارة جرام واحد من الماء بمقدار درجة واحدة مئوية.
ملحوظة: يستخدم احيانا السعر و هو يساوي 4.18 جول.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق