Elektrické teplo

Teplo

Teplo, nebo-li tepelná energie, je dána energií neuspořádaneho pohybu atomů a nebo molekul. Přeměna elektrické energie na tepelnou probíhá většinou přímo. Toto teplo může být užitečné, např. u tepelných spotřebičů, nebo nežádoucí ztrátové, např. u elektromotorů a žárovek. Teplo je energie a jeho množství se udává ve stejných jednotkách, tedy v joulech - J.

Při průchodu proudu (volných elektronů) vodičem dochází ke srážkám elektronů s ostatními částicemi vodiče. Tím vzniká odpor vodiče a navíc dochází k předání energie ostatním částicím, a tím se vodič zahřívá.

Čím je průřez vodiče menší, tím je více srážek a tím také větší odpor a vodič se také více zahřívá. Vliv na teplotu má i hustota proudu. Při větší hustotě proudu se vodič zahřívá na vyšší teplotu.

Jednotka – J (joul).

 

Joulův - Lenzův zákon

Joule a Lenz při svých pokusech zjistili, že čím déle prochází proud topnou spirálou, tím vyšší je teplota. Při dalších pokusech zjistili, že teplo Q vzniklé při průchodu proudu I vodičem, mezi jehož konci je napětí U, je:

Teplo, které vzniká při průchodu ustáleného stejnosměrného proudu vodičem, je přímo úměrné součinu proudu, napětí a doby, po kterou proud prochází.

Účinnost přeměny elektrické práce na teplo je téměř 1. Jedná se o nejdokonalejší přeměnu elektrické energie.

Přeměna elektrické energie na teplo se využívá u tepelných spotřebičů. Ty tvoří zpravidla topná spirála, kterou prochází elektrický proud.

Obr. 1: Vedení tepla

 

Teplota

Termodynamická teplota je mírou tepelného pohybu částic, ze kterých je látka složena.

Jednotka – K (kelvin)

Celsiova teplota je teplota udávaná ve stupních Celsia (˚C).

0 K = -273,16˚C

Kromě termodynamické teploty vyjadřované v kelvinech se používá Celsiova teplota, měřená ve stupních Celsia. Celsiova stupnice má nulu při teplotě trojného bodu vody, při které je voda při normálním atmosférickém tlaku (1 013 hPa) pohromadě ve všech třeh skupenstvích. Jednotka je stejně velká jako u Kelvinovy stupnice.

 

Přenos tepla

Přenos tepla probíhá z teplejšího místa do chladnějšího:

• vedením – v hmotném prostředí,

• konvencí – pomocí proudící látky (např. plynu),

• zářením.

Přenášený tepelný výkon – závisí na rozdílu teplot a tepelném odporu prostředí.

 

Zdroje

• BLAHOVEC, A. Elektrotechnika I. 1. vyd. Praha: Informatorium, 1995. ISBN 80-85427-72-9.
• TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
• VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 3. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1990. ISBN 80-03-00435-7.

Obrázky

• Obr. 1: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.