الفائدة من تطبيق مكافئ جول بشكل أساسي هي دراسة العلاقة بين كمية الطاقة الحرارية المنطلقة من موصل معدني، والطاقة الكهربائية المارة به؛ أي أنه يُمكن تحويل الحرارة إلى الطاقة الميكانيكية، ومما يعني أنّه يمكن تغيير الطاقة الداخلية لأي نظام من خلال القيام بشغل على النظام أو إضافة حرارة له.
كما فسر سبب ارتفاع درجة حرارة البطارية الجافة (المركم الرصاصي) عند استخدامها لوقت طويل وبشكل مستمر؛ بحيث فسّر مكافئ جول ذلك على أنّه بسبب المقاومة الداخلية الموجودة في البطارية التي يتحول جزء منها إلى حرارة أثناء استخدام البطارية.
وهو الأساس لعلم الديناميكا الحرارية والتي نتج عن تطبيقها مجموعة من الأنظمة المفيدة للبشرية مثل المحركات، والثلاجات، ومحطات توليد الطاقة، وتم اكتشافه لأول مرة بواسطة جيمس جول في العام 1843؛ بحيث قام بعمل تجربة كلاسيكية باستخدام التغيير في الطاقة الكامنة من الكتل المتساقطة لتحريك الماء.
وعندها ارتفعت درجة حرارة الماء، ومنها استنتج أن حركة الهبوط للكتل التي تسببت في حركة الماء يُمكن أن تُعادل زيادة في درجة حرارة الماء، أو زيادة في درجة الحرارة بشكل عام، واستخرج القانون الأول للديناميكا الحرارية الذي ينص على أن التغيير في الطاقة الداخلية للنظام هو مجموع الشغل المنجز والحرارة المضافة له.
علمًا أن:
مكافئ جول = 4.186 جول/سعر حراري
ويستخدم في حساب كمية الحرارة (الطاقة الحرارية) رياضيًا باستخدام القانون:
كمية الطاقة الحرارية الناتجة (بوحدة سُعر حراري) = الطاقة الكهربائية المستهلكة (وحدة جول) / مكافئ جول (بوحدة سعر حراري / جول)
160 مشاهدة
