James Prescott Joule foi um importante físico britânico. Nascido em 1818, em Salford, Joule era filho de um grande cervejeiro e sempre estava interessado no funcionamento das máquinas que constituíam a estrutura da cervejaria. A sua educação básica foi feita por meio de aulas particulares, e um de seus professores foi o ilustre químico inglês John Dalton.
A ciência era um passatempo na vida de Joule. Ao longo de sua vida, o cientista sofreu certos preconceitos e era considerado amador. No entanto, ele deu grandes contribuições à ciência, principalmente com relação à transformação da energia, bem como a relação entre corrente elétrica e calor.
Contribuições para a ciência de Joule
Energia mecânica e calor
A experiência mais famosa de Joule foi a que demonstrou a transformação de energia mecânica em calor. Até o início do século XIX, as ideias relacionadas com a transformação e a manifestação da energia eram divergentes. O experimento de Joule provou que a energia mecânica poderia ser convertida em calor.
A imagem acima retrata o aparato experimental utilizado por Joule. Por meio de fios e roldanas, os pesos eram conectados às pás. Com a queda dos pesos, as pás eram giradas dentro de um recipiente com água. O movimento da água produziu aquecimento, que foi indicado por um termômetro acoplado ao sistema. Pelo aquecimento, pôde-se compreender que a energia potencial gravitacional foi convertida em calor.
Efeito Joule
Também chamado de lei de Joule, esse efeito mostrou a relação entre o calor gerado e a passagem da corrente elétrica por um material. A explicação para o calor gerado era o atrito entre os portadores de carga que constituíam a corrente elétrica e os elementos que constituíam o material.
Q = i2.R.Δt
A equação acima mostra que o calor gerado (Q) é proporcional ao quadrado da intensidade da corrente elétrica (i), do valor da resistência do material (R) e do tempo de duração da passagem da corrente (t).
Resistências de chuveiros e o aquecimento de ferros de passar roupas são exemplos de aplicações do efeito Joule.
Lei de Joule para os gases perfeitos
Em união com o físico William Thomson (Lord Kelvin), Joule realizou experimentos relacionados com a Termodinâmica. Juntos os dois cientistas definiram que a variação da energia interna de um gás era diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás.
ΔU = 3.N.R.T
2
Nessa equação, temos:
ΔU = Variação da energia interna;
N = Número de Mol;
R = Constante universal dos gases;
T = Temperatura.
James P. Joule morreu em 1889, aos 70 anos de idade. Após a sua morte, o Sistema Internacional de Unidades (SI) nomeou, em sua homenagem, a unidade referente à energia de joule (J).
*Crédito das imagens: Neveshkin Nikolay / Shutterstock.com
