焦耳热的机械等效:转换因子

关键的外卖

• 在詹姆斯·焦耳的经典实验中，两个下落物体的势能被转化为热能。

• 焦耳的热的力学等价物是产生1卡路里热量所需要的功。

• 根据热力学第一定律，与系统相关的热力学能的变化等于系统所做的功和向系统添加的热量的和。

19世纪，詹姆斯·焦耳(James Joule)进行了第一个测试运动和热能等效性的实验

以蒸汽轮机为例;蒸汽产生的热能供应给涡轮机以产生机械运动。在这个例子中，热能转化为机械能。一般来说，在某些系统中，功和热能是可以相互交换的。以一种形式提供给系统的能量(热能或机械能)可以产生另一种形式的结果。焦耳的热的力学等价物使机械能和热能相互转换。

热的机械等效物

机械能转化为热能，反之亦然，这就产生了热的机械当量的概念——与系统相关的热力学能可以通过对系统做功或向系统加热而改变。这是基本的概念热力学系统．发电厂、冰箱和发动机等应用利用热功转换的可能性，反之亦然，以实现预期的结果。

从焦耳的实验中发现，将1g物体的温度提高1°C需要4.186焦耳的能量。热能和功之间的这种关系建立了焦耳热的力学当量的基本概念，它基本上描述了产生1卡路里热量所需的功的大小。

焦耳热的力学等价物可以用数学表示如下:

由于焦耳的热的力学等价物促进了从一个单位制到另一个单位制的转换，它只是一个无量纲的量。

建立热力学科学

热力学热力学是研究功、温度、能量和热之间关系的一个成熟的科学分支。焦耳的热的力学等效的概念在建立热力学作为一个先进的科学分支方面发挥了重要作用。功和热能之间的等价性导致了热力学第一定律的形成。

电能转化为热能

焦耳的力学等价物热的电当量和热的电当量都可以用数学方程来确定。想象一个浸入水中的线圈。电流流过元件。随着时间的推移，由于电能以热能的形式耗散到水中，水会变热。

以热的形式耗散的电能可由以下公式表示:

单位瓦特秒等于1焦耳。常用的电能单位kWhr可等效为:

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