Moc cieplna prądu elektrycznego i jej praktyczne zastosowanie

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 05:38

Przyczyna nagrzewania się przewodnika polega na tym, że energia poruszających się w nim elektronów (innymi słowy energia prądu) podczas sekwencyjnego zderzenia cząstek z jonami sieci molekularnej metalu element jest zamieniany na ciepły rodzaj energii, lub Q, więc powstaje pojęcie „energii cieplnej” „”.

Pracę prądu mierzy się za pomocą międzynarodowego układu jednostek SI, stosując do niego dżule (J), moc prądu określa się jako „wat” (W). Odbiegając od systemu w praktyce, mogą również korzystać z pozasystemowych jednostek mierzących pracę prądu. Wśród nich są watogodziny (W × h), kilowatogodziny (w skrócie kW × h). Na przykład 1 Wh oznacza pracę prądu o określonej mocy 1 wata i czasie trwania jednej godziny.

Jeżeli elektrony poruszają się wzdłuż nieruchomego przewodnika wykonanego z metalu, w tym przypadku cała użyteczna praca generowanego prądu jest rozprowadzana w celu ogrzania metalowej struktury i, w oparciu o przepisy prawa zachowania energii, można to opisać wzorem Q=A=IUt=I 2^Rt=(U2^{/R)t. Takie stosunki dokładnie wyrażają dobrze znane prawo Joule'a-Lenza. Historycznie, po raz pierwszy został określony empirycznie przez naukowcaD. Joule w połowie XIX wieku, a jednocześnie niezależnie od niego przez innego naukowca - E. Lenza. Energia cieplna znalazła praktyczne zastosowanie w projektowaniu technicznym od czasu wynalezienia w 1873 r. przez rosyjskiego inżyniera A. Ladygina zwykłej żarówki.}

Moc cieplna prądu jest wykorzystywana w wielu urządzeniach elektrycznych i instalacjach przemysłowych, a mianowicie w przyrządach do pomiaru temperatury, piecach elektrycznych typu grzewczego, spawaniu elektrycznym i sprzęcie inwentaryzacyjnym, urządzeniach gospodarstwa domowego na efekt ogrzewania elektrycznego są bardzo powszechne - kotły, lutownice, czajniki, żelazka.

Odnajduje efekt termiczny w przemyśle spożywczym. Przy dużym udziale użytkowania wykorzystywana jest możliwość nagrzewania elektrokontaktowego, co gwarantuje moc cieplną. Jest to spowodowane tym, że prąd i jego moc cieplna, oddziałując na produkt spożywczy, który ma pewien stopień oporu, powoduje w nim równomierne nagrzewanie. Możemy podać przykład produkcji wędlin: przez specjalny dozownik mięso mielone trafia do metalowych form, których ścianki pełnią jednocześnie rolę elektrod. Tutaj zapewniona jest stała równomierność grzania na całej powierzchni i objętości produktu, utrzymywana jest zadana temperatura, utrzymywana jest optymalna wartość biologiczna produktu spożywczego wraz z tymi czynnikami, czas pracy technologicznej i zużycie energii pozostają niezmienne. najmniejsza.

Ciepło właściwemoc prądu elektrycznego (ω), innymi słowy ilość ciepła uwalnianego na jednostkę objętości przez określoną jednostkę czasu, oblicza się w następujący sposób. Elementarna objętość cylindryczna przewodu (dV), o przekroju przewodu dS, długości dl równoległej do kierunku prądu i rezystancji z równań R=p(dl/dS), dV=dSdl.

Zgodnie z definicjami prawa Joule'a-Lenza, przez wyznaczony czas (dt) w pobranej przez nas objętości, poziom ciepła równy dQ=I²Rdt=p(dl/dS)(jdS)²dt=pj²dVdt. W tym przypadku ω=(dQ)/(dVdt)=pj² i stosując tutaj prawo Ohma do ustalenia gęstości prądu j=γE i stosunku p=1/γ, mamy natychmiast uzyskaj wyrażenie ω=jE=γE^2. Podaje pojęcie prawa Joule'a-Lenza w postaci różniczkowej.