العالم بريسكوت جول
ولد العالم جول عام 1758م في سالفورد، وكان يتعلّم وحده في البيت حتى عام 1834م، وهو عالم فيزياء مشهور، حيث كان دائم الاعتماد على نفسه، ولم يتدرّب أكاديمياً بشكل رسمي ولم يتقلّد أي منصب، لكنه كان يعمل مع كبار العلماء في عصره؛ وذلك بسبب ذكائه، وشغفه بالعلم.
قام العالم بريسكوت جول بالكثير من التجارب التي أوصلته إلى المكافئ الميكانيكي الحراريّ، وقد تمّ إطلاق اسم جول على وحدة الشغل والطاقة نظراً لأبحاثه المهمة في هذا المجال، ولهذا العالم الكثير من الاكتشافات المهمة مثل بحوثه في الكهرباء المغناطيسية، وقانون التسخين في الموصل الكهربائي، وقد قام جول بالتحقق التجريبي من قانون حفظ الطاقة، وتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حرارية، وحدّد العلاقة بينهما، وقد عمل مع العالم وليام طومسون للوصول إلى أنّ درجة حرارة الغاز تقلّ كلما زاد حجمه دون تعرّضه لأي عمليات خاصة، وهي ما يعتمد عليه اليوم في أنظمة التبريد والتكييف.
قانون جول في الفيزياء
ينصّ قانون جول في الفيزياء على أنّ الطاقة الكهربائية المكتسبة من طرف موصل أومي (موصل فيه مقاومة بوحدة الأوم)، والمبددة على حرارة تتناسب مع مربع شدة التيار الكهربائي الذي يجتازه، أي أنّ الحرارة Q التي تنتج من مقاومة بسبب التيار الكهربائي المار فيها تتناسب بعلاقةٍ طرديةٍ مع القدرة الكهربائية P، ومع المدة الزمنية Delta t، والعلاقة هي: (ط=ج*ش)، وبما أنّ (ج=ت*م، ش=ت*ز) بالتالي:
- ط=ت²*م*ز جول.
- ط=ج*ت*ز.
إنّ العلاقة (ط=ت² *م*ز جول) تعطينا الطاقة الكهربائية التي تستهلك في المقاومة م، والتي ستتحول إلى حرارة في ذات المقاومة، وبالتالي تكون العلاقة بين كمية الحرارة ح التي تنطلق من الموصل، والطاقة الكهربائية ط التي تمر في الموصل هي: (ح=ط جول)، ولحساب الطاقة الحرارية، أو كمية الحرارة بالسعر نقسم على مكافئ جول ي، وهو 4.18 جول/سعر أي (ح=ط/ي)، حيث إنّ:
- ي: مكافئ جول.
- ت: شدة التيار المار في الموصل بوحدة أمبير.
- م: مقاومة الموصل الكهربائي بوحدة أوم.
- ز: زمن مرور التيار الكهربائي في الموصل بوحدة ثانية.
- ج: فرق الجهد الكهربائي بوحدة فولت.
- ح: كمية الطاقة الحرارية الناتجة بوحدة سعر.
- ط: الطاقة الكهربائية المستهلكة بوحدة جول.
فوائد قانون جول
يستعمل قانون جول في الكثير من المستقبلات الكهربائية مثل:
- المكواة.
- أفران الكهرباء.
- مسخّن الماء الكهربائي.
سلبيات قانون جول
- تعرّض الأسلاك الكهربائية للانصهار، ممّا قد يسبب حدوث الحرائق، ولهذا يتم استعمال الصهائر.
- فقدان بعض الطاقة خلال عملية نقلها في الأسلاك.
