تجربة مبادلات جول

تجربــــــة مبـــادلات جــــول:
يتركب الجهاز من مسعر اسطواني مثبت بجدرانه الواح معدنية يتحرك بينها بحرية مجموعة من المبادلات تتصل بمحور رأس مثبت فينهايته اسطوانة ملفوف حولها خيط يمر طرفيه على بكرتين ويتدلى من كل طرف ثقل وزنه (mg) . ويوضع ماء بالمسعر وتقاس درجة حرارته بواسطة ثرمومتر حساس . اذا ترك الثقلان يسقطان مسافة(L cm ) دار المحور الراسي داخل المسعر محركا المبادلات التي تحرك الماء بين الألواح الثابتة والأخرى المتحركة فيتحول بذلك الشغل الميكانيكي الى طاقة حرارية بسبب الأحتكاك الحادث بين طبقات الماء المختلفة . وبتكرار رفع الأثقال وتركها تسقط.
تمكن جول من تحويل كميات مختلفة من الطاقة الميكانيكية وكذلك من حساب كميات الحرارة التي يكتسبها المسعر ومحتوياته نتيجة لذلك وجد ان العلاقة خطية بين الشغل الميكانيكي W وكمية الحرارة المتولدة H.
أي ان W = J.H
حيث J هو مفدار ثابت عبارة عن ميل الخط المستقيم الذي يربط العلاقة بين W,H وقد اسماه جول المكافئ الميكانيكي للحرارة كما وجد ان قيمته تساوي 4,18 جول/سعره.
وقد حسب جول الطاقة الميكانيكية من طاقة الموضع للأثقال الساقطة اذ ان قي كل مرة سقوط من الكتلتين تتحول كمية من الطاقة الميكانيكية قدرهاerg (2mgL) الى سعرات داخل الماء. فإذا تكرر رفع وإسقاط الكتل n من المرات وتسبب عنها رفع في درجة حرارة المسعر ومحتوياته T درجات مئوية فان:
الطاقة الميكانيكية= 2mgL.n (erg)
والطاقة الجرارة المكافئة = M.T سعره.
حيث M هو المكافئ المائي للمسعر ومحتوياته.

















الشكل (1) يوضح تجربة مبادلات جول