معادل مکانیکی گرما

هدف

مرور آزمایش ژول برای برقراری رابطه بین گرما و کار و بررسی قانون اول ترمودینامیک

شرح دستگاه

دستگاه از یک الکتروموتور تشکیل شده که شفت خروجی آن به یک استوانه برنجی متصل است. الکتروموتورِ با دور متغیر، استوانه برنجی را دوران می دهد. دور الکتروموتور بر روی نمایشگر دیجیتال قابل مشاهده است. توسط یک تسمه که بر روی استوانه قرار دارد، اصطکاک ایجاد می شود که منجر به تولید حرارت می گردد. حرارت تولید شده به آب درون استوانه برنجی منتقل می گردد و دمای آب توسط یک ترمومتر دیجیتالی اندازه گیری می گردد. به علاوه نیروی اصطکاک تولید شده توسط یک سنسور لودسل (Loadcell ) اندازه گیری و بر روی نمایشگر دیجیتال قابل مشاهده است.

در این دستگاه با استفاده از انرژی الکتریکی، ابتدا کار تولید می شود و سپس با ایجاد اصطکاک، کار مذکور به گرما تبدیل می گردد. لذا عنوان دستگاه معادل حرارتی کار نامیده می شود.

روش کار با دستگاه

1- توسط یک سرنگ یا ظرف مدرج، مقدار دلخواه آب از طریق حفره محل عبور سنسور دما، به درون استوانه برنجی ریخته شود.

2- سنسور دما طوری بر روی پایه نصب می شود که با بدنه برنجی تماس نداشته باشد و نوک حساس آن درون آب قرار گیرد.

3- به وسیله ی کلید on/off دستگاه روشن می شود.

4- مقدار نیرو به وسیله نیروسنج (Loadcell )، اندازه گیری شده و توسط نمایشگر نیرو بر حسب گرم (gr ) نمایش داده می شود. قبل از شروع آزمایش با فشردن دکمه کلید "صفر نمایشگر" مقدار نیروی داده شده صفر می شود.

5- توسط ولوم کنترل دور موتور، می توان دور موتور را روی عدد دلخواه تنطیم نمود. نمایشگر دیجیتال مقدار دور را بر حسب RPM (دور بر دقیقه) نمایش می دهد.

6- وزنه ها روی کفه بارگذاری قرار داده می شوند.

7- دمای آب درون استوانه برنجی به وسیله سنسور دما اندازه گیری می شود.

8- به وسیله کرنومتر مدت زمان افزایش دما به اندازه ی  اندازه گیری می شود.

تهیه کننده:

مهندس عطیه کریمی پور، عضو هیئت علمی گروه مکانیک دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان