熱量Q(カロリー)、仕事W(ジュール)、電力P(ワット)の計算・変換方法

熱量Q(cal:カロリー)、仕事W(J:ジュール)、電力P(w:ワット)の計算・変換方法についてまとめました。

【はじめに】熱量Q、仕事W(J)、電力P(w)の計算

熱量Q(cal)、質量m(g)、比熱c(cal/g・℃)、温度変化ΔT(℃)、仕事W(J)、熱の仕事等量j(=4.19)、(消費)電力P(w)、時間t(秒)とします。
このとき熱量Q、仕事W(J)、電力P(w)は以下の関係式が成り立ちます。

抵抗の発熱量[J]は

(1)   \begin{eqnarray*} Q=mc\Delta T\\ W=jQ\\ P=\frac{W}{t} \end{eqnarray*}

【変換式】電力↔発熱量、温度変化

最初の計算式より電力Pと熱量Qの関係式は以下のとおりとなります。

(2)   \begin{eqnarray*} P=\frac{jQ}{t}\\ \end{eqnarray*}

また電力Pと温度変化の関係式は以下のとおりとなります。

(3)   \begin{eqnarray*} P=\frac{jmc\Delta T}{t} \end{eqnarray*}

【計算例】
電流I:1000A
銅板の抵抗R:1mΩ
銅板の質量:1g
銅の比熱c:0.38(cal/g・℃)
通電時間:1秒

のとき、温度変化⊿Tは

(4)   \begin{eqnarray*} \Delta T=\frac{Pt}{jmc}=\frac{I^2Rt}{jmc}=628.06 \end{eqnarray*}

より628.06℃となる。

【導体の抵抗】温度に比例して上昇する?銅線の抵抗温度係数
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