O JEDNOTCE SPOJUJÍCÍ RŮZNÉ FORMY ENERGIE
Až do začátku 18. století se učenci domnívali, že mezi mechanickou prací, teplem a elektřinou
neexistuje žádná souvislost. Teprve Benjamin Thompson ( 1754 -
1814), známý ve fyzice spíše jako lord Rumford si jako prvý blíže
všiml souvislostí mezi teplem a mechanickou prací. V továrně kde vrtali hlavně děl
se snažil změřit, jak se mechanickou prací vrtáku kov ohřívá. Rozhodující a
mnohem přesnější pokusy prováděl kolem roku 1845 inženýr a pivovarník J. P. Joule. Do izolované
nádobky s vodou, jejíž teplotu měřil teploměrem, vložil pístovou pumpu,
zakončenou baňkou. Ta se teplem vznikajícím při stlačování zahřívala a teplo
předávala vodě. Joule zjistil, že libra vody se ohřála o 1o Fahrenheita,
když "pumpoval" na rameni dlouhém jednu stopu silou 7,7 liber.
 |
|
Rozhodující Jouleův pokus s vrtulkou
poháněnou závažími, která mu umožnila stanovit tepelný ekvivalent mechanické
práce. |
|
Ještě názornější byl jeho další pokus s vrtulkou, otáčející se
v dobře izolované nádobce s vodou. Teploměr měřil, oč se voda vířením zahřála.
Zahřátí bylo intenzivnější, když ke kovové vrtulce přiblížil silný magnet.
Joule správně usoudil, že toto teplo navíc bylo získáno elektromagnetickým
brzděním. Později pak zahříval vodu elektrickým
odporem drátů, tak jak to dnes děláme pomocí ponorných elektrických vařičů.
Díky dalším nápaditým pokusům porovnával tehdy nejběžnější formy energie a prokázal i propočítal jejich
souvislost. Fyzika dostala jeho zásluhou jednak mechanický ekvivalent tepla,
jednak tepelný ekvivalent mechanické práce, jak je Joule pojmenoval ve
své knize "O porovnatelném výkonu elektromagnetismu, páry, jakožto
pohonných zdrojů ". Nyní již bude čtenáři jasné, proč můžeme
zdánlivě výrazně odlišné formy energie měřit společnou jednotkou joule
(J).
Pro praxi je jednotka 1
joule příliš malá. S takovou energií lze např. zdvihnout kilogram jen do výše
10 cm, ohřát kapku vody o jediný °C, nebo bliknout žárovkou kapesní svítilny. Jen
při vzplanutí zápalky škrtnutím o krabičku se už uvolní okolo 1000 J. Spálením
většího kousku uhlí v kamnech se v podobě
tepla uvolní kolem dvou milionů joulů (2 MJ). Ale teprve 3,6 MJ se rovnají
nejužívanější jednotce pro měření energie v technické praxi - jedné kilowatthodině
(kWh)!
|