
【電】 electrothermal equivalent
electricity
【計】 telewriting
【化】 electricity
【醫】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
【機】 thermal equivalent
電熱當量(Electrothermal Equivalent)是熱力學與電學交叉領域的重要概念,指電能與熱能相互轉化時的等效關系值。其核心定義為:單位電能完全轉化為熱能時所産生的熱量值,通常以焦耳(J)為計量單位。
根據國際單位制标準,電熱當量的數學表達式為: $$ Q = IRt = VIt $$ 其中Q代表熱量(單位:焦耳),I為電流(安培),R為電阻(歐姆),t為時間(秒),V為電壓(伏特)。該公式源自英國物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳于1841年提出的焦耳定律。
在工程應用中,電熱當量具有以下特性:
該概念的實驗驗證可追溯至19世紀中葉焦耳的熱功當量實驗,現代精密測量顯示電能與熱能的轉換效率在理想條件下可達99.99%以上,美國國家标準與技術研究院(NIST)SP 960報告收錄了最新測量數據。
電熱當量是描述電能轉化為熱能時對應的定量關系的物理概念,其核心内容可總結如下:
電熱當量指在純電阻電路中,單位電流($I$)在單位時間($t$)内通過電阻($R$)産生的熱量($Q$)與電能之間的轉換關系。其國際單位為焦耳每安培平方秒($J/(A cdot s)$)。
基于焦耳定律,電熱當量的計算式為: $$ Q = I R t $$ 其中:
焦耳通過近40年的實驗(1840-1878年),驗證了熱量與功的當量關系,即熱功當量(1卡≈4.184焦耳)。這一研究為電熱當量的理論奠定了基礎,表明電能與熱能可通過定量關系轉換。
電熱當量主要用于分析純電阻電路中的能量轉換,例如電爐、電熨鬥等設備,其電能幾乎全部轉化為熱能。
需注意區分電熱當量(電能→熱能)與熱功當量(熱能↔機械能)。前者是電能與熱能的直接轉換關系,後者則涉及更廣泛能量形式的轉換。
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