焦耳效應

焦耳效應和焦耳定律是英國物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳發現或表徵的幾種不同物理效應中的任何一種。 這些物理效應是不一樣的，但在文獻中經常或偶爾將它們稱為「焦耳效應」或「焦耳定律」。這些物理效應包括：

• 焦耳第一定律（焦耳加熱），一種物理定律，表示產生的熱量和流過導體的電流之間的關係。
• 焦耳第二定律指出，理想氣體的內能與其體積和壓力無關，僅取決於其溫度。
• 磁致伸縮，鐵磁材料的一種特性，當它受到磁場作用時，它們會改變它們的形狀。
• 焦耳-湯姆遜效應（焦耳膨脹期間（英語：Joule expansion）），氣體的溫度變化（通常是冷卻），允許其自由膨脹。
• Gough-Joule效應（英語：Gough–Joule effect）或Gow-Joule效應，這是彈性體在受到拉伸時受熱而收縮的趨勢。

焦耳第一定律

1840年至1843年間，焦耳仔細研究了電流產生的熱量。 從這項研究中，他發展了焦耳的加熱定律，是其中的第一個被通常稱為焦耳效應。焦耳的第一定律表達了導體產生的熱量與電流，電阻和時間之間的關係。 ^[1]

磁致伸縮

磁致伸縮效應描述了鐵磁材料的性質，這使得它們在受到磁場作用時改變它們的形狀。焦耳首先發表了1842年觀察鐵磁體長度的變化。 ^[2]

焦耳擴張

1845年，焦耳研究了將氣體自由膨脹到更大的體積。這就是所謂的焦耳擴張（英語：Joule expansion）。 ^[3] 通過使氣體自由膨脹來冷卻氣體有時被稱為焦耳效應。 ^[4]

Gough-Joule效應

如果鬆緊帶首先被拉伸然後受熱，則它會收縮而不是膨脹。 這種效應首先由John Gough（英語：John Gough）在1802年觀察到，並且在19世紀50年代被Joule進一步研究，當時它被稱為Gough-Joule效應（英語：Gough–Joule effect）。 ^[5][6]
文獻中的例子：

• 大眾科學雜誌，1972年1月：「拉伸的橡膠片在受熱時收縮，這樣可以顯着增加拉力。橡膠的這種令人驚訝的特性在大約100年前由James Prescott Joule首先觀察到，並被稱為焦耳效應。」^[7]
• Rubber as an Engineering Material (book)，作者：Khairi Nagdi：「焦耳效應是一個必須由機器設計師考慮的實際重要現象，證明這種效果的最簡單方法是將橡膠帶上的重量懸掛到足以拉長至少50％，當紅外燈加熱橡皮筋時，由於熱膨脹而不會伸長，這是可以預料的，但它會縮回並提升重量。」^[8]

參見

• 焦耳-湯姆孫效應

參考資料

1. Crew, Henry. General physics: an elementary text-book FOR colleges, 2nd Edition. The University of Michigan: The Macmillan Company. 1910: 402–404.
2. Joule, J.P. On the Effects of Magnetism upon the Dimensions of Iron and Steel Bars. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science (Taylor & Francis). 1847,. 30, Third Series: 76–87, 225–241 [2009-07-19]. （原始內容存檔於2020-02-10）. Joule observed in this paper that he first reported the measurements in a "Conversazione" in Manchester, England, in (Sturgeon's) Annals of Electricity, Magnetism, and Chemistry 8, 219-224 (1842)
3. Longair, M. S. Theoretical concepts in physics: an alternative view of theoretical reasoning in physics, 2nd Ed.. Cambridge University Press. 2003: 217. ISBN 978-0-521-52878-8.
4. Thermodynamics of cooling (PDF). The University of Sydney. 2005 [2009-07-22]. （原始內容 (PDF)存檔於2011-06-11）.
5. John Gough and his Observation of Rubber Thermodynamics. Yale University. 1998-10-06 [2009-07-19]. （原始內容存檔於2011-06-07）.
6. Loadman, John. Tears of the Tree: The Story of Rubber -- A Modern Marvel. Oxford University Press. 2005: 165. ISBN 978-0-19-856840-7.
7. Kouhoupt, Rudy. Heat Runs. Popular Science. January 1972 [2009-07-20]. （原始內容存檔於2019-05-19）.
8. Nagdi, Khairi. Rubber as an Engineering Material. Hanser Verlag. 1992: 33–34. ISBN 978-3-446-16282-2.