
【电】 electrothermal equivalent
electricity
【计】 telewriting
【化】 electricity
【医】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
【机】 thermal equivalent
电热当量(Electrothermal Equivalent)是热力学与电学交叉领域的重要概念,指电能与热能相互转化时的等效关系值。其核心定义为:单位电能完全转化为热能时所产生的热量值,通常以焦耳(J)为计量单位。
根据国际单位制标准,电热当量的数学表达式为: $$ Q = IRt = VIt $$ 其中Q代表热量(单位:焦耳),I为电流(安培),R为电阻(欧姆),t为时间(秒),V为电压(伏特)。该公式源自英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳于1841年提出的焦耳定律。
在工程应用中,电热当量具有以下特性:
该概念的实验验证可追溯至19世纪中叶焦耳的热功当量实验,现代精密测量显示电能与热能的转换效率在理想条件下可达99.99%以上,美国国家标准与技术研究院(NIST)SP 960报告收录了最新测量数据。
电热当量是描述电能转化为热能时对应的定量关系的物理概念,其核心内容可总结如下:
电热当量指在纯电阻电路中,单位电流($I$)在单位时间($t$)内通过电阻($R$)产生的热量($Q$)与电能之间的转换关系。其国际单位为焦耳每安培平方秒($J/(A cdot s)$)。
基于焦耳定律,电热当量的计算式为: $$ Q = I R t $$ 其中:
焦耳通过近40年的实验(1840-1878年),验证了热量与功的当量关系,即热功当量(1卡≈4.184焦耳)。这一研究为电热当量的理论奠定了基础,表明电能与热能可通过定量关系转换。
电热当量主要用于分析纯电阻电路中的能量转换,例如电炉、电熨斗等设备,其电能几乎全部转化为热能。
需注意区分电热当量(电能→热能)与热功当量(热能↔机械能)。前者是电能与热能的直接转换关系,后者则涉及更广泛能量形式的转换。
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