जूल का नियम क्या है , जुल का प्रथम और द्वितीय नियम , सूत्र , चित्र , ऊष्मा (joule’s law in hindi)

SbistudyOctober 9, 2018inphysics

(joule’s law in hindi) जूल का नियम क्या है , सूत्र , चित्र , ऊष्मा : जब किसी विद्युत परिपथ से विद्युत धारा प्रवाहित होती है तो इलेक्ट्रान और परिपथ के कणों के मध्य टकराव होता है जिससे परिपथ में ऊष्मा उत्पन्न हो जाती है इसे जूल का नियम कहते है , यही कारण होता है कि जब किसी विद्युत तार से धारा प्रवाहित होती है या इलेक्ट्रानिक युक्तियाँ अधिक देर तक कार्यरत रहती है तो वे गर्म हो जाती है।
इंग्लिश महान भौतिकवाद जेम्स प्रेस्कॉट जूल ने अपने नियम में यह बताया कि विद्युत परिपथ में उत्पन्न होने वाली इस ऊष्मा का मान कितना होगा , और इसकी गणना करने के लिए उन्होंने एक सूत्र भी दिया , साथ में उन्होंने यह भी बताया कि यह उत्पन्न ऊष्मा किन किन कारको पर निर्भर करती है।
जूल का नियम : जब विद्युत तार में विद्युत धारा प्रवाहित होती है तो धारा प्रवाह के कारण इस तार में ऊष्मा उत्पन्न हो जाती है , इसे जुल का नियम कहते है।
इसका SI मात्रक भी जूल होता है।

सूत्र की स्थापना

1. जब विद्युत तार के प्रतिरोध और बह रही विद्युत धारा के समय को नियत रखा जाए तो तार में उत्पन्न ऊष्मा का मान , तार में बह रही विद्युत धारा के वर्ग के समानुपाती होती है –

H ∝ i²

2. तार में उत्पन्न ऊष्मा का मान तार के प्रतिरोध के समानुपाती होती है जबकि तार में प्रवाहित धारा और समय को नियत रखा जाए –

H ∝ R

3. जब तार के प्रतिरोध और प्रवाहित धारा को नियत रखा जाए तो तार में उत्पन्न ऊष्मा का मान तार में बह रही धारा के समय के समानुपाती होती है।

H ∝ t

जब तीनों बिन्दुओं को एक साथ लिखा जाता है तो हमारे पास या सूत्र निम्न प्रकार प्राप्त होता है –

यहाँ J को जूल नियतांक कहते है।

इसे जूल का प्रथम (पहला ) नियम भी कहते है।

जूल का दूसरा या द्वितीय नियम

जूल का दूसरा या द्वितीय नियम बताता है कि किसी आदर्श गैस की आंतरिक ऊर्जा का मान दाब या आयतन पर निभर नहीं करता लेकिन यदि इसका ताप का मान परिवर्तित कर दिया जाए तो आदर्श गैस की आंतरिक उर्जा का मान परिवर्तित हो सकता है इसे जूल का द्वितीय या दूसरा नियम कहते है।

जूल का नियम (joule’s law) :

कार्य और ऊष्मा की तुल्यता (equivalence of work and heat) : ऊष्मा एवं कार्य दोनों ऊर्जा के रूप है। ऊष्मा को कार्य में और कार्य को ऊष्मा में परिवर्तित किया जा सकता है। जुल के अनुसार , जब ऊष्मा को यांत्रिक कार्य में अथवा यांत्रिक कार्य को ऊष्मा में रूपान्तरित किया जाता है तो कार्य और ऊष्मा का अनुपात सदैव नियत रहता है जिसे ऊष्मा का यान्त्रिक तुल्यांक कहते है। इसे J से प्रदर्शित करते है।

यदि W कार्य करने पर Q ऊष्मा उत्पन्न हो तो –

W/Q = J

अत: W = JQ

J एक परिवर्तन गुणांक है जिसका मान 4.186 जूल/कैलोरी अथवा 4.2 x 10³ जूल/किलो कैलोरी है।

प्रश्न : कितनी ऊँचाई से बर्फ का कोई टुकड़ा गिरे कि वह पूर रूप से पिघल जाए ? यदि उत्पन्न ऊष्मा बर्फ में ही रहती है। बर्फ की गुप्त ऊष्मा = 80 कैलोरी/ग्राम , J = 4.2 जूल/कैलोरी और g = 9.8 न्यूटन/किग्रा

उत्तर : बर्फ के पृथ्वी से टकराने पर ,

बर्फ की स्थितिज ऊर्जा = बर्फ के पिघलने के लिए आवश्यक ऊष्मा

mgh = J x mL

h = JL/g

मान रख कर हल करने पर

h = 34.28 x 10³ मीटर या 34.28 किलोमीटर