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ジュール効果およびジュールの法則は、イギリスの物理学者ジェームズ・プレスコット・ジュールによって発見または特徴付けられたいくつかの異なる物理的効果のいずれかです。これらの物理的効果は同じではありませんが、文献ではすべてが「ジュール効果」または「ジュールの法則」として頻繁にまたは時折言及されています。これらの物理的効果には次のものが含まれます。
- 「ジュールの第一法則」（ジュール熱）は、導体に流れる電流と発生する熱の関係を表す物理法則です。
- ジュールの第二法則は、理想気体の内部エネルギーは体積や圧力に依存せず、温度のみに依存することを述べています。
- 磁歪は、磁場を受けると形状が変化する強磁性材料の特性です。
- ジュール効果（ジュール膨張時）、気体が自由に膨張したときの温度変化（通常は冷却）。
- ジュール・トムソン効果とは、周囲と熱が交換されないように断熱された状態でガスをバルブまたは多孔質プラグに通したときのガスの温度変化です。
- ゴフ・ジュール効果またはガウ・ジュール効果は、張力がかかった状態で加熱するとエラストマーが収縮する傾向です。
ジュールの第一法則
1840年から1843年にかけて、ジュールは電流によって発生する熱を注意深く研究しました。この研究から、彼はジュールの加熱の法則を考案しました。その最初の法則は、一般にジュール効果と呼ばれています。ジュールの第一法則は、導体で発生する熱と電流の流れ、抵抗、時間の関係を表しています。[1]
磁歪
磁歪効果は、強磁性材料が磁場にさらされると形状が変化する性質を表します。ジュールは1842年に強磁性棒の長さの変化を観察したことを初めて報告しました。[2]
ジュール膨張
1845年、ジュールは気体がより大きな体積に自由に膨張する現象を研究した。これはジュール膨張として知られるようになった。[3] 気体が自由に膨張することで冷却されることは、ジュール効果と呼ばれることもある。[4]
ゴフ・ジュール効果
ゴムバンドを最初に伸ばし、その後加熱すると、伸びるのではなく縮みます。この効果は1802年にジョン・ゴフによって初めて観察され、1850年代にジュールによってさらに研究され、ゴフ・ジュール効果として知られるようになりました。[5] [6]
文献での例:
- ポピュラーサイエンス誌、1972年1月：「伸ばされたゴム片は加熱されると収縮します。その際、ゴムの引力は測定可能なほど増加します。このゴムの驚くべき特性は、約100年前にジェームズ・プレスコット・ジュールによって初めて観察され、ジュール効果として知られています。」[7]
- 工学材料としてのゴム（書籍）、Khairi Nagdi 著：「ジュール効果は、機械設計者が考慮しなければならない実用的な重要な現象です。この効果を実証する最も簡単な方法は、ゴムバンドに重りを吊り下げて、少なくとも 50% 伸ばすことです。赤外線ランプが伸ばされたゴムバンドを温めると、予想どおり熱膨張によって伸びるのではなく、縮んで重りを持ち上げます。」[8]
参照
参考文献
- ^ クルー、ヘンリー（1910）。一般物理学：大学向け初等教科書、第2版。ミシガン大学：マクミラン社。pp.402-404。
- ^ Joule, JP (1847). 「鉄と鋼の棒の寸法に対する磁気の影響について」。ロンドン、エディンバラ、ダブリン哲学雑誌および科学ジャーナル。第30巻、第3シリーズ。テイラー＆フランシス：76–87、225–241 。 2009年7月19日閲覧。ジュールはこの論文の中で、彼が最初にこの測定結果を報告したのは、イギリスのマンチェスターで行われた「会話」で、スタージョンの「電気、磁気、化学の年報」第8巻、219-224ページ（1842年）に掲載されたと述べている。
- ^ Longair, MS (2003). 物理学における理論的概念: 物理学における理論的推論の別の見方、第 2 版。ケンブリッジ大学出版局。p. 217。ISBN 978-0-521-52878-8。
- ^ 「冷却の熱力学」(PDF)。シドニー大学。2005年。2011年6月11日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2009年7月22日閲覧。
- ^ 「ジョン・ゴフとゴムの熱力学に関する観察」イェール大学。1998年10月6日。2011年6月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年7月19日閲覧。
- ^ ロードマン、ジョン（2005年）。木の涙：ゴムの物語 ― 現代の驚異。オックスフォード大学出版局。165ページ。ISBN 978-0-19-856840-7。
- ^ Kouhoupt, Rudy (1972年1月). Heat Runs. Popular Science . 2009年7月20日閲覧。
- ^ カイリ州ナグディ (1992)。エンジニアリング材料としてのゴム。ハンザー・フェルラーク。 33～34ページ。ISBN 978-3-446-16282-2。