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焦耳


上传时间:2022-10-18 09:58:00  返回

焦耳(简称焦,符号为J),是能量和做功的国际单位。1焦耳能量相等于1牛顿力的作用点在力的方向上移动1米距离所做的功 。

符号J为纪念英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳而命名。1焦=1牛·米,也等于1瓦的功率在1秒内所做的功,1焦=1瓦·秒。

焦耳定律

焦耳定律是指电能和热能的转化关系,它是英国物理学家焦耳在1841年发现的。焦耳定律的具体内容是:电流通过导体所产生的热量与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比。

焦耳定律的数学公式是Q=I2Rt,其中Q表示热量,单位是焦耳;I表示电流,单位是安培;R表示电阻,单位是欧姆;t表示时间,单位是秒。这个公式适用于所有电流热效应的计算。

焦耳在用电阻丝给水加热的时候发现,设置不同的参数,电阻丝产生的热量就不一样,水的温度也就不同。他决定对其展开定量研究。通过大量的实验,焦耳最终发现了焦耳定律。焦耳定律为电路照明设计、电热设备设计和计算电力设备的发热提供了依据 。

在纯电阻电路中,以焦耳定律的公式为依据,还能推导出其他的计算电路热量的公式。但是需要注意的是,焦耳定律的公式适用于所有电路,而推导出来的公式只适用于纯电阻电路 。

国际单位制用焦[耳](J)表示功或能的单位。1焦耳等于在1牛力作用下,在该力的方向上运动1米所做的功;在电学中等于1W・s,即1A的电流流过1Ω的电阻在1秒内释放的能量。

焦耳热

以毛细管电泳为例:毛细管电泳需要电场做功,有电场做功就会产生热量,这就是焦耳热。这种焦耳热视其程度不同,可形成不同的温度梯度,甚或引起溶液对流、出现气泡等。气泡会使电泳中断,而温度梯度和对流会大幅度降低分离效率 。

在传统电泳中,为了避免对流,采用各种难流动或不流动物质作为电泳支持介质,如纤维素和凝胶等,这实际上是一种“堵”的方法。

与此相反,在毛细管电泳中则采用消除“源”的策略,即通过缩小毛细管内径来加快散热的速度,以达到克服焦耳热效应的目的。可以预见,不同毛细管的散热能力肯定各有差异,其分离效果也必然会各有差异,所以如果能够预先推出关于毛细管在电泳过程中的散热性能或温度分布,将会十分有用。

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