焦耳如何解釋電線發燙的現象呢?

.從小就熱愛電池與馬達的焦耳,進到了當時赫赫有名的道爾吞的實驗室進行學習。受到了道爾吞-原子說的影響,焦耳試著運用原子的概念來解釋通電時的發熱的現象。焦耳提出一個想法,就是當電流會鑽過電線裡的金屬原子,這些金屬原子就在被電流鑽過的過程中,會產生摩擦,而這些摩擦使得金屬原子震動的更加劇烈,因此產生熱。這個研究結果讓當時的科學家開始以截然不同的角度來看待電生熱的現象。

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2:22 焦耳的解釋電線發燙

能量是可以互相轉換的嗎?

就在焦耳提出電生熱的解釋後,他開始有了一種特別的想法。如果蒸汽機是用熱產生運動,而馬達是用電去產生運動,並且電也能產生熱,那會不會電、運動、熱,其實是可以互相轉換的能量呢?那要如何量測看不到的熱量呢?可以利用溫度計嗎?

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3:01 由電生熱的現象產生能量轉換的想法

焦耳做了什麼實驗來說明能量轉換呢?

為了證明運動跟熱可以互相轉換,焦耳設計了一個實驗。他將一個有扇葉的轉軸,加水放進隔熱箱中,並且以溫度計量測水溫。接著讓砝碼自由下降。重複操作之後,果然水的溫度上升了。

這讓焦耳的想法透過實驗被證實了。能量轉換的想法,也成為焦耳在研究中最重要的一個貢獻,他離世前還把動能轉換為熱能的實驗數據刻在他的墓碑上呢。這個從實驗所得到運動與熱互相轉換的數據,也就是「熱功當量」的意義。

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1:09 焦耳的實驗
2:31 能量轉換的研究與發明