impacto ambiental

Experiência de Joule: Equivalência trabalho-calor

Foi Mayer (1814-1878) o primeiro que admitiu a existência dessa relação e James Prescott Joule (1818-1889) quem o confirmou experimentalmente.
Joule verificou que, para certo valor de energia mecânica que fazia funcionar um dínamo, era sempre o mesmo valor de calor produzido pela corrente elétrica fornecida pelo dínamo. (Um dínamo é um dispositivo que possui um ímã em movimento de rotação dentro de uma bobina de fio espiralado, induzindo esse movimento uma corrente elétrica no fio condutor, corrente essa que muda de sentido em cada meia volta do ímã, designando-se por isso de corrente alterna, corrente essa que faz aquecer o fio onde ela é induzida – efeito de Joule). Isto o convenceu de que existiria, de fato, uma equivalência entre trabalho e calor.
Joule levou então a cabo experiências com o propósito de demonstrar esta equivalência, as experiências das palhetas girando dentro de um líquido, como a água.

Representação esquemática da experiência de Joule
Deixavam-se cair dois corpos, de massas M1 e M2, de uma altura h, ligados por fios inextensíveis e de massas desprezáveis a um eixo que fazia girar várias palhetas dentro de água de um calorímetro, que possui um termômetro a ele ligado, devido à diminuição da energia mecânica dos corpos, produzindo-se o aquecimento desta.
O aquecimento da água era equivalente a ter sido transferida, para ela, a energia , sendo a capacidade calorífica específica da água, ou capacidade térmica mássica da água, a sua massa e a elevação da sua temperatura.
A fim de conseguir uma elevação de temperatura apreciável, Joule fez cair os corpos dezenas de vezes seguidas.
Para simplificar o raciocínio supondo que se segue que cada corpo só caiu uma vez e supor também que só a água aquece. (Não podemos esquecer, todavia