ความร้อนจูล (หรือที่รู้จักกันในชื่อความร้อนจากความต้านทานหรือความร้อนโอห์มิก ) คือกระบวนการที่กระแสไฟฟ้า ไหล ผ่านตัวนำ แล้ว ทำให้เกิดความร้อน

กฎข้อแรกของจูล (เรียกสั้น ๆ ว่ากฎของจูล⁾หรือที่รู้จักกันในประเทศอดีตสหภาพโซเวียตว่ากฎจูล-เลนซ์ [ ^{1 ]}ระบุว่ากำลังความร้อนที่เกิดจากตัวนำไฟฟ้าเท่ากับผลคูณของความต้านทานและกำลังสองของกระแสไฟฟ้า ความร้อนจูลส่งผลต่อตัวนำไฟฟ้าทั้งหมด ซึ่งแตกต่างจากผลของเพลเทียร์ที่ถ่ายเทความร้อนจากจุดเชื่อมต่อไฟฟ้าหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง

การให้ความร้อนด้วยกระแสไฟฟ้าหรือการให้ความร้อนด้วยความต้านทานนั้นถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์และกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายอย่าง ส่วนที่แปลงไฟฟ้าเป็นความร้อนเรียกว่าตัวทำความร้อน

การประยุกต์ใช้ความร้อนจูลในทางปฏิบัติ ได้แก่ แต่ไม่จำกัดเพียง:

• อาคารต่างๆ มักใช้เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าในกรณีที่มีไฟฟ้าจากระบบสายส่ง ให้บริการ
• เตาไฟฟ้าและเตาอบไฟฟ้าใช้ความร้อนจากปรากฏการณ์จูลในการปรุงอาหาร
• หัวแร้งบัดกรีสร้างความร้อนเพื่อหลอมตะกั่วบัดกรีที่เป็นตัวนำไฟฟ้าและทำให้เกิดการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า
• ฮีตเตอร์แบบตลับใช้ในกระบวนการผลิตต่างๆ
• ฟิวส์ไฟฟ้าใช้เป็นอุปกรณ์เพื่อความปลอดภัย โดยจะตัดวงจรด้วยการหลอมละลายหากมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมากพอที่จะทำให้ฟิวส์ร้อนถึงจุดหลอมเหลว
• บุหรี่อิเล็กทรอนิกส์ทำให้ของเหลวกลายเป็นไอโดยใช้ความร้อนจากกระแสไฟฟ้า (Joule heating)
• อุปกรณ์ แปรรูปอาหารอาจใช้ความร้อนจูล: การปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านวัสดุอาหาร (ซึ่งทำหน้าที่เหมือนตัวต้านทานไฟฟ้า) ทำให้เกิดความร้อนภายในอาหาร^{[ 2 ]}กระแสไฟฟ้าสลับที่รวมกับความต้านทานของอาหารทำให้เกิดความร้อน^{[ 3 ]}ความต้านทานที่สูงขึ้นจะเพิ่มความร้อนที่เกิดขึ้น ความร้อนจูลช่วยให้การให้ความร้อนแก่ผลิตภัณฑ์อาหารเป็นไปอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอ ซึ่งช่วยรักษาคุณภาพ ผลิตภัณฑ์ที่มีอนุภาคจะร้อนขึ้นเร็วกว่า (เมื่อเทียบกับการแปรรูปด้วยความร้อนแบบดั้งเดิม) เนื่องจากมีความต้านทานสูงกว่า^{[ 4 ]}

เจมส์ เพรสคอตต์ จูล ตีพิมพ์บทคัดย่อครั้งแรกในเดือนธันวาคม ค.ศ. 1840 ในวารสารProceedings of the Royal Societyโดยเสนอว่าความร้อนสามารถเกิดขึ้นได้จากกระแสไฟฟ้า จูลจุ่มลวดความยาวหนึ่งลงในน้ำปริมาณคงที่และวัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ทราบค่าไหลผ่านลวดเป็นเวลา 30 นาทีโดยการเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าและความยาวของลวด เขาสรุปได้ว่าความร้อนที่เกิดขึ้นเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแสไฟฟ้าคูณด้วยความต้านทานไฟฟ้าของลวดที่จุ่มลงไป^{[ 5 ]}

ในปี พ.ศ. 2484 และ พ.ศ. 2485 การทดลองต่อมาแสดงให้เห็นว่าปริมาณความร้อนที่เกิดขึ้นเป็นสัดส่วนกับพลังงานเคมีที่ใช้ในกองโวลตาอิกที่สร้างแม่แบบ สิ่งนี้ทำให้จูลปฏิเสธทฤษฎีแคลอรี (ซึ่งเป็นทฤษฎีที่แพร่หลายในขณะนั้น) และหันมาใช้ทฤษฎีกลศาสตร์ของความร้อน แทน (ซึ่งความร้อนเป็นพลังงาน อีกรูปแบบหนึ่ง ) ^{[ 5 ]}

การให้ความร้อนแบบต้านทานได้รับการศึกษาโดยอิสระโดยHeinrich Lenzในปี พ.ศ. 2385 ^{[ 1 ]}

หน่วยSIของพลังงานได้รับการตั้งชื่อในภายหลังว่าจูลและใช้สัญลักษณ์Jหน่วยกำลังที่รู้จักกันทั่วไปคือวัตต์ซึ่งเทียบเท่ากับหนึ่งจูลต่อวินาที

ความร้อนจูลเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างตัวนำประจุ (โดยปกติคืออิเล็กตรอน ) กับตัวตัวนำ

ความ ต่าง ศักย์ ( แรงดันไฟฟ้า ) ระหว่างสองจุดของตัวนำสร้างสนามไฟฟ้าที่เร่งตัวนำประจุไปในทิศทางของสนามไฟฟ้า ทำให้พวกมันมีพลังงานจลน์เมื่ออนุภาคที่มีประจุชนกับอนุภาคเสมือนในตัวนำ (เช่น การสั่นของโครงผลึกไอออนิกแบบควอนตัมตามหลักการในแบบจำลองฮาร์มอนิกของผลึก) พลังงานจะถูกถ่ายโอนจากอิเล็กตรอนไปยังโครงผลึก (โดยการสร้างการสั่นของโครงผลึกเพิ่มเติม) การสั่นของไอออนเป็นต้นกำเนิดของรังสี (" พลังงานความร้อน ") ที่วัดได้ในการทดลองทั่วไป

ความร้อนจูล (Joule heating) เรียกอีกอย่างว่าความร้อนโอห์มิก (ohmic heating ) หรือความร้อนต้านทาน (resistive heating) เนื่องจากมีความสัมพันธ์กับกฎของโอห์มมันเป็นพื้นฐานของการใช้งานจริงจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับความร้อนจากไฟฟ้าอย่างไรก็ตาม ในการใช้งานที่ความร้อนเป็นผลพลอยได้ ที่ไม่พึงประสงค์ จากการใช้กระแสไฟฟ้า (เช่นการสูญเสียโหลดในหม้อแปลงไฟฟ้า ) การเบี่ยงเบนของพลังงานมักเรียกว่าการสูญเสียต้านทาน การ ใช้แรงดันไฟฟ้าสูงใน ระบบ ส่งกำลังไฟฟ้าได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อลดการสูญเสียดังกล่าวในสายเคเบิลโดยการทำงานด้วยกระแสไฟฟ้าที่ต่ำลงตามไปด้วยวงจรวงแหวนหรือวงจรเมนแบบวงแหวน ที่ใช้ในบ้านของสหราชอาณาจักรเป็นอีกตัวอย่างหนึ่ง ซึ่งพลังงานจะถูกส่งไปยังเต้ารับด้วยกระแสไฟฟ้าที่ต่ำกว่า (ต่อสาย โดยใช้สองเส้นทางขนานกัน) จึงช่วยลดความร้อนจูลในสายไฟ ความร้อนจูลจะไม่เกิดขึ้นใน วัสดุ ตัวนำยิ่งยวดเนื่องจากวัสดุเหล่านี้มีความต้านทานไฟฟ้าเป็นศูนย์ในสถานะตัวนำยิ่งยวด

ตัวต้านทานก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า เรียกว่าสัญญาณรบกวนจอห์นสัน-ไนควิสต์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดระหว่างสัญญาณรบกวนจอห์นสัน-ไนควิสต์กับความร้อนจูล ซึ่งอธิบายได้ด้วยทฤษฎี ความผันผวน-การกระจายพลังงาน

สูตรพื้นฐานที่สุดสำหรับความร้อนจูลคือสมการกำลังทั่วไป: โดยที่ $${\displaystyle P=I(V_{A}-V_{B})}$$

• ${\displaystyle P}$คือพลังงาน (พลังงานต่อหน่วยเวลา) ที่แปลงจากพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน
• ${\displaystyle I}$คือกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานหรือองค์ประกอบอื่นๆ
• ${\displaystyle V_{A}-V_{B}}$คือค่าแรงดันตกคร่อมขององค์ประกอบนั้น

คำอธิบายของสูตรนี้ ( ) คือ: ^{[ 6 ]}${\displaystyle P=IV}$

สมมติว่าองค์ประกอบนั้นทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานที่สมบูรณ์แบบและพลังงานถูกแปลงเป็นความร้อนทั้งหมด สูตรสามารถเขียนใหม่ได้โดยการแทนที่กฎของโอห์ม , , ลงในสมการกำลังทั่วไป: โดยที่Rคือความ ต้านทาน${\displaystyle V=IR}$$${\displaystyle P=IV=I^{2}R=V^{2}/R}$$

เมื่อกระแสไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไป เช่นเดียวกับในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

$${\displaystyle P(t)=U(t)I(t)}$$

โดยที่tคือเวลา และPคือกำลังไฟฟ้าแอคทีฟทันทีที่ถูกแปลงจากพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อน บ่อยครั้งที่ กำลังไฟฟ้า เฉลี่ยมีความสำคัญมากกว่ากำลังไฟฟ้าทันที สำหรับตัวต้านทานในอุดมคติที่มีค่ารี แอกแทนซ์ เป็นศูนย์ กำลังไฟฟ้าเฉลี่ยที่ให้ความร้อนในรูปของจูลคือ

$${\displaystyle P_{\rm {avg}}=U_{\text{rms}}I_{\text{rms}}=(I_{\text{rms}})^{2}R=(U_{\text{rms}})^{2}/R}$$

โดยที่ "avg" หมายถึงค่าเฉลี่ย (mean)ในช่วงหนึ่งรอบหรือมากกว่า และ "rms" หมายถึงรากกำลังสองเฉลี่ย (root mean square )

ถ้าค่ารีแอกแทนซ์ไม่เป็นศูนย์ สูตรจะถูกปรับเปลี่ยน กำลังความร้อนจูลเฉลี่ยคือ

$${\displaystyle P_{\rm {avg}}=U_{\text{rms}}I_{\text{rms}}\cos \phi =(I_{\text{rms}})^{2}\operatorname {Re} (Z)=(U_{\text{rms}})^{2}\operatorname {Re} (Y^{*})}$$

โดยที่คือผลต่างเฟสระหว่างกระแสและแรงดันหมายถึงส่วนจริงZคืออิมพีแดนซ์เชิงซ้อนและY*คือค่าสังยุคเชิงซ้อนของแอดมิตแตนซ์ (เท่ากับ 1/ Z* ) โปรดทราบว่าและ ${\displaystyle \phi }$${\displaystyle \operatorname {Re} }$${\displaystyle \ตัวดำเนินการ {Re} (Z)=R}$

$${\displaystyle \operatorname {Re} (Y^{*})=\operatorname {Re} {\frac {1}{Z^{*}}}=\operatorname {Re} {\frac {Z}{|Z|^{2}}}={\frac {R}{|Z|^{2}}}}$$.

สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมในกรณีปฏิกิริยา โปรดดูที่ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC power )

ความร้อนจูลสามารถคำนวณได้ ณ ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งในอวกาศ รูปแบบเชิงอนุพันธ์ของสมการความร้อนจูลจะให้กำลังต่อหน่วยปริมาตร

$${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} P}{\mathrm {d} V}}=\mathbf {J} \cdot \mathbf {E} }$$

ในที่นี้คือความหนาแน่นกระแสไฟฟ้า และคือสนามไฟฟ้า สำหรับวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าและดังนั้น ${\displaystyle \mathbf {J} }$${\displaystyle \mathbf {E} }$${\displaystyle \sigma }$${\displaystyle \mathbf {J} =\sigma \mathbf {E} }$$${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} P}{\mathrm {d} V}}=\mathbf {J} \cdot \mathbf {E} =\mathbf {J} \cdot \mathbf {J} {\frac {1}{\sigma }}=J^{2}\rho }$$

ความต้านทานจำเพาะอยู่ที่ไหน สิ่งนี้คล้ายคลึงกับ คำว่า " " ในรูปแบบมหภาค โดยตรง${\displaystyle \rho =1/\sigma }$${\displaystyle I^{2}R}$

ในกรณีฮาร์มอนิก ซึ่งปริมาณสนามทั้งหมดแปรผันตามความถี่เชิงมุมเป็น โดย ทั่วไปแล้วจะมีการนำ เฟเซอร์ค่าเชิงซ้อนและมาใช้แทนความหนาแน่นกระแสและความเข้มสนามไฟฟ้าตามลำดับ ความร้อนจูลจะมีรูปแบบเป็น โดยที่หมายถึง ค่าสั ง ยุคเชิงซ้อน${\displaystyle \omega }$${\displaystyle e^{-\mathrm {i} \omega t}}$${\displaystyle {\hat {\mathbf {J} }}}$${\displaystyle {\hat {\mathbf {E} }}}$$${\displaystyle {\frac {\mathrm {d} P}{\mathrm {d} V}}={\frac {1}{2}}{\hat {\mathbf {J} }}\cdot {\hat {\mathbf {E} }}^{*}={\frac {1}{2}}{\hat {\mathbf {J} }}\cdot {\hat {\mathbf {J} }}^{*}/\sigma ={\frac {1}{2}}J^{2}\rho ,}$$${\displaystyle \bullet ^{*}}$

สายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะทำหน้าที่ส่งพลังงานไฟฟ้าจากผู้ผลิตไปยังผู้บริโภค สายส่งเหล่านี้มีความต้านทานไม่เป็นศูนย์ ดังนั้นจึงเกิดความร้อนจูล ซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียในการส่งกระแสไฟฟ้า

การแบ่งกำลังไฟฟ้าระหว่างการสูญเสียในระบบส่ง (ความร้อนจูลในสายส่ง) และโหลด (พลังงานที่มีประโยชน์ที่ส่งไปยังผู้บริโภค) สามารถประมาณได้โดยใช้ตัวแบ่งแรงดันเพื่อลดการสูญเสียในระบบส่งให้เหลือน้อยที่สุด ความต้านทานของสายส่งจะต้องมีค่าน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับโหลด (ความต้านทานของเครื่องใช้ไฟฟ้าของผู้บริโภค) ความต้านทานของสายส่งจะลดลงได้โดยการใช้ตัวนำทองแดงแต่ความต้านทานและ ข้อกำหนด ด้านกำลังไฟฟ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้าของผู้บริโภคนั้นคงที่

โดยปกติแล้วหม้อแปลงจะถูกวางไว้ระหว่างสายส่งและการใช้งาน เมื่อกระแสแรงดันสูงความเข้มต่ำในวงจรปฐมภูมิ (ก่อนหม้อแปลง) ถูกแปลงเป็นกระแสแรงดันต่ำความเข้มสูงในวงจรทุติยภูมิ (หลังหม้อแปลง) ความต้านทานเทียบเท่าของวงจรทุติยภูมิจะสูงขึ้น^{[ 7 ]}และการสูญเสียในการส่งจะลดลงตามสัดส่วน

ในช่วงสงครามกระแสไฟฟ้าระบบไฟฟ้ากระแสสลับสามารถใช้หม้อแปลงเพื่อลดการสูญเสียในสายส่งด้วยความร้อนจูล แต่ต้องแลกมาด้วยแรงดันไฟฟ้าในสายส่งที่สูงขึ้น เมื่อเทียบกับระบบ ไฟฟ้ากระแสตรง

การให้ความร้อนแบบจูลเป็น กระบวนการ พาสเจอร์ไรซ์แบบแฟลช (เรียกอีกอย่างว่า "อุณหภูมิสูงระยะเวลาสั้น" (HTST)) ที่ใช้กระแสไฟฟ้าสลับความถี่ 50–60 เฮิรตซ์ไหลผ่านอาหาร^{[ 8 ]}ความร้อนเกิดขึ้นจากความต้านทานไฟฟ้าของอาหาร^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}เมื่อผลิตภัณฑ์ร้อนขึ้น ค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรง^{[ 3 ]}ความถี่กระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นจะดีที่สุด เนื่องจากช่วยลดการเกิดออกซิเดชันและการปนเปื้อนของโลหะ^{[ 8 ]}วิธีการให้ความร้อนนี้เหมาะที่สุดสำหรับอาหารที่มีอนุภาคแขวนลอยอยู่ในตัวกลางที่มีเกลือเจือจาง เนื่องจากมีคุณสมบัติความต้านทานสูง^{[ 4 ] [ 8 ]}

ความร้อนถูกสร้างขึ้นอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอในเมทริกซ์ของเหลวรวมถึงในอนุภาคทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ปลอดเชื้อที่มีคุณภาพสูงขึ้นซึ่งเหมาะสมสำหรับการประมวลผลแบบปลอดเชื้อ^{[ 11 ] [ 12 ]}

พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนแบบเชิงเส้นเมื่อค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้น และนี่คือพารามิเตอร์กระบวนการหลักที่ส่งผลต่อความสม่ำเสมอของความร้อนและอัตราการให้ความร้อน^{[ 11 ]}วิธีการให้ความร้อนนี้เหมาะที่สุดสำหรับอาหารที่มีอนุภาคแขวนลอยอยู่ในตัวกลางที่มีเกลือเจือจาง เนื่องจากมีคุณสมบัติความต้านทาน สูง ^{[ 10 ]}การให้ความร้อนแบบโอห์มิกมีประโยชน์เนื่องจากความสามารถในการยับยั้งจุลินทรีย์ผ่านความเสียหายของเซลล์ทั้งจากความร้อนและไม่ใช่ความร้อน^{[ 11 ] [ 13 ] [ 14 ]}

วิธีนี้ยังสามารถยับยั้งปัจจัยต่อต้านสารอาหารทำให้คงคุณสมบัติทางโภชนาการและประสาทสัมผัส ไว้ ได้^{[ 13 ]}อย่างไรก็ตาม การให้ความร้อนด้วยโอห์มิกมีข้อจำกัดด้านความหนืดการนำไฟฟ้า และการสะสมของสิ่งสกปรก^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}แม้ว่าการให้ความร้อนด้วยโอห์มิกยังไม่ได้รับการอนุมัติจากสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา ( FDA ) สำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ แต่วิธีนี้มีศักยภาพในการใช้งานหลายด้าน ตั้งแต่การปรุงอาหารไปจนถึงการหมัก^{[ 11 ]}

ระบบทำความร้อนแบบโอห์มิกต่อเนื่องมีการกำหนดค่าที่แตกต่างกัน แต่ในกระบวนการพื้นฐานที่สุด^{[ 11 ]}จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า^{[ 10 ]}อิเล็กโทรดที่สัมผัสโดยตรงกับอาหารจะส่งกระแสไฟฟ้าผ่านเมทริกซ์^{[ 10 ]}สามารถปรับระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดเพื่อให้ได้ความแรงของสนามไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุด^{[ 10 ]}

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสร้างกระแสไฟฟ้าซึ่งไหลไปยังอิเล็กโทรดแรกและผ่านผลิตภัณฑ์อาหารที่วางอยู่ในช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรด^{[ 10 ]}ผลิตภัณฑ์อาหารต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดความร้อนภายใน^{[ 11 ]}กระแสไฟฟ้าจะไหลต่อไปยังอิเล็กโทรดที่สองและกลับไปยังแหล่งจ่ายไฟเพื่อปิดวงจร^{[ 10 ]}ฝา ครอบ ฉนวนรอบอิเล็กโทรดจะควบคุมสภาพแวดล้อมภายในระบบ^{[ 10 ]}

ความแรง ของสนามไฟฟ้าและเวลาที่อยู่ในระบบเป็นพารามิเตอร์กระบวนการหลักที่มีผลต่อการสร้างความร้อน^{[ 11 ]}

อาหารที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการให้ความร้อนแบบโอห์มิกคืออาหารที่มีความหนืดและมีอนุภาค^{[ 11 ]}

• ซุปข้น
• ซอส
• สตูว์
• ซัลซ่า
• ผลไม้ในน้ำเชื่อม
• น้ำนม
• ส่วนผสมไอศกรีม
• ไข่
• เวย์
• ของเหลวที่ไวต่อความร้อน
• นมถั่วเหลือง

ประสิทธิภาพในการแปลงไฟฟ้าเป็นความร้อนขึ้นอยู่กับปริมาณเกลือ น้ำ และไขมัน เนื่องจาก ค่า การนำความร้อนและความต้านทาน ของสารเหล่านี้ ^{[ 13 ]}ในอาหารที่เป็นอนุภาค อนุภาคจะร้อนขึ้นเร็วกว่าเมทริกซ์ที่เป็นของเหลว เนื่องจากมีความต้านทานต่อไฟฟ้าสูงกว่า และค่าการนำไฟฟ้าที่เหมาะสมจะช่วยให้ความร้อนกระจายอย่างสม่ำเสมอ^{[ 11 ]}ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้เมทริกซ์ที่เป็นของเหลวร้อนเกินไป ในขณะที่อนุภาคจะได้รับความร้อนเพียงพอ^{[ 9 ]}ตารางที่ 1 แสดงค่าการนำไฟฟ้าของอาหารบางชนิดเพื่อแสดงผลกระทบขององค์ประกอบและความเข้มข้นของเกลือ^{[ 11 ]}ค่าการนำไฟฟ้าสูงแสดงถึงจำนวนสารประกอบไอออนิกที่แขวนลอยอยู่ในผลิตภัณฑ์มากขึ้น ซึ่งเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการให้ความร้อน^{[ 10 ]}ค่านี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อมีสารประกอบขั้วเช่น กรดและเกลือ แต่จะลดลงเมื่อมีสารประกอบที่ไม่มีขั้วเช่น ไขมัน^{[ 10 ]}โดยทั่วไป การนำไฟฟ้าของวัสดุอาหารจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ และอาจเปลี่ยนแปลงได้หากมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่เกิดขึ้นระหว่างการให้ความร้อน เช่นการเกิดเจลาติไนเซชันของแป้ง^{[ 11 ]}ความหนาแน่น ค่า pH และความร้อนจำเพาะของส่วนประกอบต่างๆ ในเมทริกซ์อาหารยังสามารถส่งผลต่ออัตราการให้ความร้อนได้อีกด้วย^{[ 13 ]}

ข้อดีของการให้ความร้อนแบบโอห์มิก ได้แก่ การให้ความร้อนที่สม่ำเสมอและรวดเร็ว (>1°Cs ⁻¹ ) เวลาในการปรุงอาหารน้อยลงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ที่ดีขึ้น ต้นทุนการลงทุนที่ต่ำกว่า และการ ให้ความร้อนพร้อมกันทั่วทั้งปริมาตรของอาหาร เมื่อเทียบกับการแปรรูปแบบปลอดเชื้อการบรรจุกระป๋องและPEF ^{[ 12 ]} การให้ ความร้อนแบบปริมาตรช่วยให้เกิดการให้ความร้อนภายในแทนที่จะถ่ายเทความร้อนจากตัวกลางรอง^{[ 9 ]}ส่งผลให้ได้อาหารที่ปลอดภัยและมีคุณภาพสูง โดยมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง คุณค่าทางโภชนาการ และ คุณสมบัติ ทางประสาทสัมผัสของอาหาร น้อยที่สุด ^{[ 9 ]}การถ่ายเทความร้อนมีความสม่ำเสมอเพื่อเข้าถึงบริเวณของอาหารที่ให้ความร้อนได้ยาก^{[ 11 ]}มีคราบสกปรกสะสมบนอิเล็กโทรดน้อยกว่าเมื่อเทียบกับวิธีการให้ความร้อนอื่นๆ^{[ 10 ]}การให้ความร้อนแบบโอห์มิกยังต้องการการทำความสะอาดและการบำรุงรักษาน้อยลง ส่งผลให้เป็นวิธีการให้ความร้อนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม^{[ 9 ] [ 11 ] [ 12 ]}

การยับยั้งจุลินทรีย์ในการให้ความร้อนแบบโอห์มิกเกิดขึ้นจากการทำลายเซลล์ทั้งทางความร้อนและไม่ใช่ความร้อนจากสนามไฟฟ้า^{[ 14 ]}วิธีนี้ทำลายจุลินทรีย์เนื่องจาก การเกิด อิเล็กโทรพอเรชันของเยื่อ หุ้มเซลล์ การแตกของเยื่อหุ้มเซลล์ และการแตกตัวของเซลล์^{[ 11 ] [ 13 ]}ในการเกิดอิเล็กโทรพอเรชัน การรั่วไหลของไอออนและส่วนประกอบภายในโมเลกุล มากเกินไป ส่งผลให้เซลล์ตาย^{[ 13 ]}ในการแตกของเยื่อหุ้มเซลล์ เซลล์จะบวมเนื่องจากการแพร่กระจายความชื้นผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เพิ่มขึ้น^{[ 12 ]}การทำลายและการสลายตัวของผนังเซลล์และเยื่อหุ้มไซโตพลาสมิกอย่างรุนแรงทำให้เซลล์แตกตัว^{[ 11 ] [ 13 ] [ 14 ]}

การลดเวลาในการแปรรูปด้วยความร้อนโอห์มิกช่วยรักษาสารอาหารและคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสของอาหาร^{[ 9 ]}ความร้อนโอห์มิกทำให้ปัจจัยต่อต้านสารอาหาร เช่น ไลโปออกซิเจเนส (LOX) โพ ลีฟีนอล ออกซิเดส (PPO) และเพคติเนส ไม่ ทำงาน เนื่องจากการกำจัดกลุ่มโลหะที่ออกฤทธิ์ในเอนไซม์โดยสนามไฟฟ้า^{[ 13 ]}เช่นเดียวกับวิธีการให้ความร้อนอื่นๆ ความร้อนโอห์มิกทำให้เกิดเจลาติไนเซชันของแป้ง การละลายของไขมัน และการจับกลุ่มของโปรตีน^{[ 11 ]}สารอาหารที่ละลายน้ำได้จะคงอยู่ในของเหลวแขวนลอย ทำให้ไม่สูญเสียคุณค่าทางโภชนาการหากบริโภคของเหลวนั้น^{[ 15 ]}

การให้ความร้อนแบบโอห์มิกถูกจำกัดด้วยความหนืด การนำไฟฟ้า และคราบสกปรก^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}ความหนาแน่นของอนุภาคภายในของเหลวแขวนลอยสามารถจำกัดระดับการประมวลผลได้ ของเหลวที่มีความหนืดสูงกว่าจะต้านทานการให้ความร้อนได้มากกว่า ทำให้ส่วนผสมร้อนขึ้นเร็วกว่าผลิตภัณฑ์ที่มีความหนืดต่ำ^{[ 11 ]}การนำไฟฟ้าของผลิตภัณฑ์อาหารเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ ความถี่ และองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}ซึ่งอาจเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มสารประกอบไอออนิก หรือลดลงได้โดยการเพิ่มส่วนประกอบที่ไม่มีขั้ว^{[ 9 ]}การเปลี่ยนแปลงในการนำไฟฟ้าจำกัดการให้ความร้อนแบบโอห์มิก เนื่องจากเป็นการยากที่จะสร้างแบบจำลองกระบวนการทางความร้อนเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นในอาหารที่มีส่วนประกอบหลายอย่าง^{[ 9 ] [ 10 ]}

การประยุกต์ใช้ความร้อนโอห์มิกที่เป็นไปได้มีตั้งแต่การปรุงอาหาร การละลายน้ำแข็ง การลวกการปอกเปลือก การระเหย การสกัด การทำให้แห้งและการหมัก^{[ 11 ]}สิ่งเหล่านี้ทำให้ความร้อนโอห์มิกสามารถพาสเจอร์ไรซ์อาหารที่เป็นอนุภาคสำหรับการบรรจุร้อน อุ่นผลิตภัณฑ์ก่อนการบรรจุกระป๋อง และแปรรูปอาหารพร้อมรับประทานและอาหารแช่เย็นแบบปลอดเชื้อได้^{[ 10 ]}ตัวอย่างที่เป็นไปได้แสดงไว้ในตารางที่ 2 เนื่องจากวิธีการแปรรูปอาหารนี้ยังไม่ได้รับการอนุมัติเชิงพาณิชย์จาก FDA ^{[ 10 ]}เนื่องจากปัจจุบันมีข้อมูลเกี่ยวกับค่าการนำไฟฟ้าของอาหารแข็งไม่เพียงพอ จึงเป็นการยากที่จะพิสูจน์คุณภาพสูงและการออกแบบกระบวนการที่ปลอดภัยสำหรับความร้อนโอห์มิก^{[ 16 ]}นอกจากนี้การลด 12D ที่ประสบความสำเร็จ สำหรับ การป้องกัน C. botulinumยังไม่ได้รับการตรวจสอบ^{[ 16 ]}

การให้ความร้อนด้วยจูลแบบแฟลช (การให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูงชั่วคราว) ถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์ไอโซโทปของคาร์บอนรวมถึงกราฟีนและเพชร การให้ความร้อนแก่วัตถุดิบคาร์บอนแข็งต่างๆ (คาร์บอนแบล็ก ถ่านหิน กากกาแฟ ฯลฯ) ที่อุณหภูมิประมาณ 3000 K เป็นเวลา 10-150 มิลลิวินาที จะได้เกล็ดกราฟีนแบบเทอร์โบสแตรติก [ ^{17 ] นอกจาก}นี้ FJH ยังถูกนำมาใช้ในการกู้คืนธาตุหายาก ที่ใช้ในอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่จากของเสียอุตสาหกรรม^{[ 18 ] [ 19 ]}โดยเริ่มจากแหล่งคาร์บอนที่มีฟลูออรีน สามารถสังเคราะห์คาร์บอนกัมมันต์ที่มีฟลูออรีนนาโนไดมอนด์ที่มีฟลูออรีน คาร์บอนแบบวงกลม (เปลือกคาร์บอนรอบแกนนาโนไดมอนด์) และกราฟีนแฟลชที่มีฟลูออรีนได้^{[ 20 ] [ 21 ]}

ความร้อนนั้นไม่ควรสับสนกับพลังงานภายในหรือพลังงานความร้อนแม้ว่าจะมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความร้อนแต่ก็เป็นปริมาณทางกายภาพที่แตกต่างกัน

ในฐานะเทคโนโลยีการทำความร้อน การทำความร้อนแบบจูลมีค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพเท่ากับ 1.0 ซึ่งหมายความว่าพลังงานไฟฟ้าทุกจูลที่จ่ายเข้าไปจะสร้างความร้อนได้หนึ่งจูล ในทางตรงกันข้ามปั๊มความร้อนอาจมีค่าสัมประสิทธิ์มากกว่า 1.0 เนื่องจากมันเคลื่อนย้ายพลังงานความร้อนเพิ่มเติมจากสิ่งแวดล้อมไปยังสิ่งของที่ต้องการทำความร้อน

การกำหนดประสิทธิภาพของกระบวนการทำความร้อนนั้น จำเป็นต้องกำหนดขอบเขตของระบบที่จะนำมาพิจารณาด้วย เมื่อทำความร้อนให้กับอาคาร ประสิทธิภาพโดยรวมจะแตกต่างกันระหว่างการพิจารณาผลการทำความร้อนต่อหน่วยพลังงานไฟฟ้าที่ส่งไปยังฝั่งลูกค้า กับประสิทธิภาพโดยรวมที่คำนึงถึงการสูญเสียในโรงไฟฟ้าและการส่งกระแสไฟฟ้าด้วย

ในสมดุลพลังงานของการไหลของน้ำใต้ดินจะใช้กฎของจูลที่เทียบเท่ากับทางไฮดรอลิก: ^{[ 22 ]}

$${\displaystyle {\frac {dE}{dx}}={\frac {(v_{x})^{2}}{K}}}$$

ที่ไหน:

• ${\displaystyle dE/dt}$= การสูญเสียพลังงานไฮดรอลิก ( ) เนื่องมาจากแรงเสียดทานของการไหลในทิศทางต่อหน่วยเวลา (เมตร/วัน) เทียบได้กับ${\displaystyle E}$${\displaystyle x}$${\displaystyle P}$
• ${\displaystyle v_{x}}$= ความเร็วการไหลในทิศทาง - (เมตร/วัน) เทียบได้กับ${\displaystyle x}$${\displaystyle I}$
• ${\displaystyle K}$= ค่าการนำไฟฟ้าของดิน (เมตร/วัน) ค่าการนำไฟฟ้าแปรผกผันกับค่าความต้านทานทางไฮดรอลิก ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับ${\displaystyle R}$

• การให้ความร้อนด้วยคลื่นไดอิเล็กทริก  – การให้ความร้อนโดยใช้คลื่นวิทยุ
• ตัวทำความร้อน  – อุปกรณ์ที่แปลงไฟฟ้าเป็นความร้อน
• การให้ความร้อนด้วยการเหนี่ยวนำ  – กระบวนการให้ความร้อนแก่วัตถุที่เป็นตัวนำไฟฟ้าโดยใช้การเหนี่ยวนำทางแม่เหล็กไฟฟ้า
• กฎข้อที่สองของจูล  – ปรากฏการณ์ของของเหลวที่ไม่เป็นอุดมคติที่เปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
• โมลิบเดนัมไดซิลิไซด์
• นิโครม  – กลุ่มโลหะผสมที่มีส่วนประกอบหลักเป็นนิกเกลและโครเมียม
• ความร้อนสูงเกินไป (ทางไฟฟ้า)  – อุณหภูมิในวงจรไฟฟ้าสูงขึ้นกว่าปกติ
• ลวดต้านทาน  – ลวดไฟฟ้าชนิดหนึ่ง
• การเชื่อมด้วยความต้านทานไฟฟ้า  – การเชื่อมโดยการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านชิ้นงาน
• การจัดการความร้อน (อิเล็กทรอนิกส์)  – การควบคุมอุณหภูมิของวงจรไฟฟ้าเพื่อป้องกันการทำงานที่ไร้ประสิทธิภาพหรือความเสียหาย
• ทังสเตน