Сборник Статей. В. С. Леонова

Сборник статей В. С. Леонова 341 Кавитационный нагрев В 1843 году Джоуль на основании экспериментальных данных вычислил механический эквивалент теплоты, принятый за фундаментальную константу. В течение прошедших полтора столетия его результаты не ставилось под сомнение, пока не стали исследовать более энергоёмкие и более скоростные процессы. Чтобы разобраться с природой механического эквивалента теплоты, необходимо вернуться на сто пятьдесят лет назад и проанализировать опыты Джоуля. На рис. 10.3 представлена схема экспериментальной установки Джоуля, которая представляла собой ёмкость 1 с жидкостью (вода, масло, ртуть), внутри которой на валу 2 устанавливались два гребных колеса 3 с латунными лопастями для перемешивания жидкости. Неподвижные лопасти 5 предотвращают вращение всего объёма жидкости в ёмкости 1. Привод гребных колёс 3 производился через вал 2 шкивом 4, на который накручивается шпагат 8 соединённый другим концом с грузом 6 через блок 7. При падении груза 7 с высоты h данный привод обеспечивал вращение гребных колёс и перемешивание жидкости, которая нагревалась. Величина нагрева регистрировалась термометром. Зная количество жидкости, её теплоёмкость, увеличение температуры и подводимую механическую работу, определялся механический эквивалент теплоты. Необходимо отметить, что в экспериментах Джоуля скорость вращения гребных колёс не превышала 720 об/мин. Зависимость выхода теплоты от скорости вращения гребных колёс Джоуль не производил. В науке принято, что непроверенные экспериментально факты не могут претендовать на всеобщность. Это не коснулось экспериментов Джоуля. Установленный, по Рисунок 10.3. Схема установки Джоуля для определения механического эквивалента теплоты (схема упрощена). 1 – ёмкость; 2 – вал; 3 – гребное колесо; 4 – шкив; 5 – неподвижные лопатки; 6 – груз; 7 – блок; 8 – шпагат.