Joule e taylor

Experiências de Joule. Equivalência trabalho-calor.

Joule verificou que, para um certo valor de energia mecânica que fazia funcionar um dínamo, era sempre o mesmo valor de calor produzido pela corrente eléctrica fornecida pelo dínamo. (Um dínamo é um dispositivo que possui um íman 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).

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 termómetro 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 vamos supor, no que se segue, que cada corpo só caiu uma vez e vamos supor também que só a água aquece. (Não podemos esquecer todavia que o calorímetro que a contém, o termómetro e as palhetas também aquecem. Só que o elevado valor da capacidade térmica mássica da água justifica essa aproximação).
Para conseguir o movimento das palhetas dentro da água era necessário vencer a resistência desta e, assim, realizar trabalho sobre ela. Esse trabalho, , mede a diminuição da energia mecânica dos corpos que chegam ao fim da queda com energia cinética, , de valor inferior ao da energia potencial gravítica, , que os corpos possuíam inicialmente em repouso a uma certa altura h, antes de se iniciar a queda. Temos