ஜூல் விளைவு

2022-05-06T02:39:46Z

2409:4072:12:4DE:3180:72D7:773B:9D66: Ok

'''ஜூல் விளைவு''' (''Joule effect'') என்பது மின்சாரம்,[[வளிமம்]], காந்தம் ஆகியனவற்றில் நடக்கும் ஒரு சில நிகழ்வுகளைக் குறிக்கும். இந்த நிகழ்வுகளை [[ஜேம்ஸ் பிரிஸ்காட் ஜூல்]] என்ற ஆங்கில அறிவியல் அறிஞர் கண்டு பிடித்தார். அதனால் அந் நிகழ்வுகள் ஜூல் விளைவுகள் என அழைக்கப்படுகின்றன. அந்நிகழ்வுகள் கீழே கோட்பாடுகளாகக் கொடுக்கப் பட்டுள்ளன:
*ஜூல் முதலாம் கோட்பாடு: ஒரு மின்கடத்தியில், மின்சாரம் பாயும் போது, வெப்பம் உண்டாகிறது.
*ஜூல் இரண்டாம் கோட்பாடு: ஒரு குடுவையில் உள்ள [[வளிமம்|வளிமத்தில்]] அடங்கியுள்ள [[ஆற்றல்]] அதனுடைய அழுத்தம், கன அளவு ஆகிய இரண்டையும் பொறுத்ததல்ல.
*காந்த வடிவ மாற்றம்: இரும்பு போன்ற காந்த இயல்பு கொண்ட ஒரு பொருளின் ஊடே காந்த விசையைச் செலுத்தும் போது, அந்தப் பொருளின் வடிவம் மாறுகிறது.
*ஜூல்-தாம்சன் விளைவு: ஒரு [[வளிமம்]] விரிவடையும் போது அதன் வெப்ப நிலை மாறுவதில்லை.(ஆனால், நடை முறையில் வெப்பம் குறைகின்றது என்று இப்போது நிறுவப் பட்டுள்ளது.)
*கோ-ஜூல் விளைவு: ஓர் இழுவைப் [[பல்லுறுப்பி|பல்லுறுப்பிப்]](elastomer) பொருளை எடுத்து, சற்றே இழுத்துப் பின்னர் சூடு படுத்தினால், அந்தப் பொருள் (விரிவடைதற்குப் பதிலாக) சுருக்கமடைகிறது.

==ஜூல் முதலாம் கோட்பாடு==
ஜூல் முதலாம் கோட்பாட்டின்படி,

<math>R</math> என்ற அளவுள்ள [[மின்தடையம்|மின் தடையத்தில்]], <math>I</math> என்ற அளவுள்ள மின்னோட்டம் <math>t</math> என்ற நேரம் பாயும் போது, உண்டாகும் வெப்பத்தின் அளவு <math>H</math> எனில்:
::<math>H = I^2Rt</math>
என அமையும்<ref>Daintith, John. (2005). Oxford Dictionary of Science. Oxford University Press.</ref><ref name="Powell, Michael 2004">Powell, Michael. (2004). Stuff You Should Have Learned in School. New York: Barnes & Noble.</ref>.

==ஜூல் இரண்டாம் கோட்பாடு==
ஒரு [[வளிமம்|வளிமத்தில்]] உள்ள ஆற்றல் <math>U</math> என்பது அந்த வளிமத்தின் வெப்ப நிலை <math>T</math>-ஐப் பொறுத்திருக்கும்; அதாவது, அவ் வளிமத்தின் அழுத்தத்தையோ கன அளவையோ பொறுத்திருக்காது.<ref name="Powell, Michael 2004"/> அதாவது <math>U</math> ஆனது <math>T</math> இன் [[சார்பு|சார்பாக]] அமையும்.
::<math>U = f(T)</math>

==காந்த வடிவ மாற்றம்==
[[File:NdFeB-Domains.jpg|thumb|upright=1.0|நியோடிமியம் காந்தத்தில் திட்டுத் திட்டாகத் தெரியும் காந்த வயல்கள்: எடுத்துக் காட்டுக்காக ஒன்று கறுப்புக் கோட்டால் சுற்றி வளைத்துக் காட்டப் பட்டுள்ளது.]]
[[Image:Magnetostriction by Zureks.gif|thumb|காந்த வடிவ மாற்றம் - இயங்குபட விளக்கம்]]
இரும்பு போன்ற ஒரு பொருள் காந்தம் போல் செயல்படவில்லையென்றாலும், அந்தப் பொருளின் உள்ளே நுண்ணிய காந்தங்கள் இருக்கும். ஒவ்வொரு நுண்ணிய காந்தத்தைச் சுற்றிலும் மெல்லிய காந்த வயல் இருக்கும். (படத்தைப் பர்ர்க்க.)

ஒவ்வொரு நுண் காந்தமும் வெவ்வேறு திசையை நோக்கித் திரும்பி இருக்கும். அதனால் தான் அந்தப் பொருள் மொத்தத்தில் காந்தமாகச் செயல் படுவதில்லை. இந்தப் பொருளை ஒரு வலிமையான காந்த வயலில் வைத்தால், உள்ளிருக்கும் நுண் காந்தங்கள் எல்லாம் ஒரே திசையை நோக்கித் திரும்பி நிற்கும். அவ்வாறு திரும்பும் பொது, அந்தப் பொருளின் வடிவத்தில் மாற்றம் ஏற்படும். இந்த மாற்றத்தைத்தான் 1842-இல் ஜூல் தன் ஆய்வில் கண்டு பிடித்தார்.<ref>
Joule, J.P. (1847). "On the Effects of Magnetism upon the Dimensions of Iron and Steel Bars". The London, Edinburgh and Dublin philosophical magazine and journal of science (Taylor & Francis). 30, Third Series: 76–87, 225–241. Retrieved 2009-07-19. Joule observed in this paper that he first reported the measurements in a "Conversazione" in Manchester, England, in Joule, James (1842). "On a new class of magnetic forces". Annals of Electricity, Magnetism, and Chemistry 8: 219–224.
</ref> இதைக் காந்த வடிவ மாற்றம் (magnetostriction) என்பர்.

==ஜூல்-தாம்சன் விளைவு==
{{main|ஜூல்-தாம்சன் விளைவு}}
[[Image:JouleExpansion.svg|thumb|200px|ஜூல் ஆய்வு:ஒரு வளிமம் விரிந்து கன அளவு இரண்டு மடங்காக ஆகி இருக்கின்றது. இந்நிலையில் வளிமத்தின் வெப்ப நிலையில் எந்த மாற்றமும் இல்லை என்று ஜூல் கருதினார். ஆனால், அவருக்குப் பிறகு இந்த ஆய்வைத் திருப்பிச் செய்த அறிஞர்கள், வளிமம் விரியும் போது, அதன் வெப்ப நிலை குறைகின்றது என்று கண்டனர்.]]

ஒரு வளிமம் விரிவடையும் போது அதன் வெப்ப நிலை மாறுகிறதா இல்லையா என்று ஜூல், தாம்சன் (James Prescott Joule and William Thomson) என்ற இரண்டு அறிஞர்களும் ஆய்வு செய்தனர்.
<ref>R. H. Perry and D. W. Green (1984). Perry's Chemical Engineers' Handbook. McGraw-Hill. {{ISBN|0-07-049479-7}}.</ref>
<ref>B. N. Roy (2002). Fundamentals of Classical and Statistical Thermodynamics. John Wiley & Sons. {{ISBN|0-470-84313-6}}.</ref>
<ref>W. C. Edmister, B. I. Lee (1984). Applied Hydrocarbon Thermodynamics. Vol. 1 (2nd ed.). Gulf Publishing. {{ISBN|0-87201-855-5}}.</ref>
இந்த ஆய்வில் (ஒரே அளவுள்ள) இரு கொள்கலன்கள் பயன் படுத்தப் பட்டன. (படத்தை பார்க்க.) இரு கொள்கலன்களும் ஒன்றும் இல்லாத வெற்றிடமாக இருந்தன. ஒரு வளிமம், முதலில், இடது புறத்தில்(மேல் படம்) உள்ள கொள்கலனில் அடைத்து வைக்கப் பட்டது. அப்போது, அதன் அழுத்தம் Pi, மற்றும் அதன் கன அளவு Vi. பிறகு, அந்த வளிமம் பக்கத்தில் உள்ள கொள்கலனுக்குத் திறந்து விடப் பட்டது. வளிமம் விரிவடைந்து இரு கொள்கலன்களிலும் நிரம்பியது.<ref>F. Reif (1965). "Chapter 5 – Simple applications of macroscopic thermodynamics". Fundamentals of Statistical and Thermal Physics. McGraw-Hill. {{ISBN|0-07-051800-9}}.</ref> இப்போது இடது கொள்கலனில் அழுத்தம் Pf, கன அளவு Vf; வலது கொள்கலனிலும் அழுத்தம் Pf, கன அளவு Vf. முதலில் Vi என்ற கன அளவு இருந்த வளிமம் இப்போது, ஏறத்தாழ இரு மடங்காகி விட்டது. ஆனால், வளிமம் சூடாகி இருக்கிறதா, அல்லது குளிர்ந்து இருக்கிறதா என்று அளந்து பார்த்த போது, ஜூல், தாம்சன் இருவரும் சூடாகவும் இல்லை, குளிரவும் இல்லை, பழைய வெப்ப நிலையிலேயேதான் இருக்கின்றது என்று கூறினர். அதற்குப் பிறகு மற்ற ஆய்வாளர்கள் இந்த சோதனையை மீண்டும் செய்து பார்த்து விட்டு, ஐட்ரஜன், ஈலியம், நியான் ஆகிய மூன்று வளிமைங்களைத் தவிர, மற்ற எல்லா வளிமங்களும், விரிவடையும் போது, குளிர்ச்சி அடைகின்றன என்று கூறினர். ஐட்ரஜன்,ஈலியம்,நியான் என்ற இந்த மூன்றும் கூட மிகக் குறைந்த வெப்ப நிலையில், விரிவடையும் போது, குளிரவே செய்கின்றன என்றும் கூறினர்.
<ref>A. W. Adamson (1973). "Chapter 4 – Chemical thermodynamics. The First Law of Thermodynamics". A Textbook of Physical Chemistry (1st ed.). Academic Press. LCCN 72088328.</ref><ref>G. W. Castellan (1971). "Chapter 7 – Energy and the First Law of Thermodynamics; Thermochemistry". Physical Chemistry (2nd ed.). Addison-Wesley. {{ISBN|0-201-00912-9}}.</ref>

==கோ-ஜூல் விளைவு==
ஒரு இழுவைப் பட்டையை(elastic band) இழுத்து, பின் அதைச் சூடு படுத்தினால், அந்தப் பட்டை விரிவடைந்து நீளுவதற்கு மாறாக, சுருங்கி நீளம் குறைகிறது. இழுவைப் பட்டைகளின் இத் தன்மையை ஜான் கோ (John Gough) என்னும் ஆங்கில மெய்நூல் அறிஞர் 1802-இல் கண்டு பிடித்தார். அதன் பின், ஜேம்சு ஜூல் மேலும் பல ஆய்வுகள் செய்து 1850-இல் ஜான் கோ கூறிய கருத்தை உறுதி செய்தார். அன்றுதொட்டு இழுவைப் பொருளின் இத் தன்மை கோ-ஜூல் விளைவு என்று பெயரிடப்பட்டு அழைக்கப் படுகின்றது.
<ref>Loadman, John (2005). Tears of the Tree: The Story of Rubber -- A Modern Marvel. Oxford University Press. p. 165. {{ISBN|0-19-856840-1}}.</ref>
<ref>Kouhoupt, Rudy (January 1972). Heat Runs. Popular Science. Retrieved 25.4.2015</ref>
<ref>Nagdi, Khairi (1992). Rubber as an Engineering Material. Hanser Verlag. pp. 33–34. {{ISBN|3-446-16282-8}}.</ref>

== உசாத்துணை ==
{{Reflist}}

[[பகுப்பு:வெப்ப இயக்கவியல்]]

தமிழர்விக்கி - பயனர் பங்களிப்புக்கள் [ta]

ஜூல் விளைவு