TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM CALOR (EFEITO JOULE)

James Prescott Joule

James Prescott Joule foi um físico britânico que nasceu em 1818. A sua principal contribuição foi a descoberta da transformação de energia elétrica em calor a partir de seus vários experimentos relacionados com o estudo do calor. Joule determinou a relação entre trabalho mecânico e calor, mostrando que a energia gasta na realização de uma atividade pode ser convertida em calor. Essa relação foi determinante para a formulação da Primeira Lei da Termodinâmica, lei que impulsionou os estudos referentes às máquinas térmicas, equipamentos que contribuíram para a Revolução Industrial.

O experimento esquematizado acima é de autoria de Joule. A água no interior do recipiente estava isolada termicamente e em contato com uma série de pás, que, por sua vez, estavam conectadas a pesos por meios de fios e roldanas. Cada vez que os pesos eram abandonados de uma determinada altura, as pás entravam em movimento e moviam a água. Após abandonar os pesos inúmeras vezes, Joule percebeu que o termômetro acoplado ao sistema indicava aumento de temperatura. Essa foi a comprovação de que a energia mecânica pode ser convertida em calor.

Em estudos relacionados com a corrente elétrica, Joule mostrou que a passagem de portadores de carga por uma resistência gerava calor. A possibilidade da transformação de energia elétrica em calor tornou-se a base de tecnologias utilizadas até hoje. O conhecido Efeito Joule mostra que o calor gerado pela passagem da corrente elétrica depende da corrente elétrica, da resistência do resistor e do tempo em que o circuito permaneceu exposto à passagem da corrente elétrica. Sendo assim, podemos escrever:

Q = i².R.Δt

Q = Quantidade de calor gerada;

i = Corrente elétrica;

R = Resistência elétrica;

Δt = Variação do tempo.

Joule ainda definiu uma lei que determinou a relação entre a energia interna de um gás e a variação de temperatura. A lei de Joule para os gases perfeitos pode ser escrita da seguinte forma:

      ΔU=3.N.R.T

       2    

ΔU = Variação da energia interna;

N = Número de Mol;

R = Constante universal dos gases;

T = Temperatura.

Unidade Joule

TEORIA DA RELATIVIDADE

POR QUE EINSTEIN TEVE QUE ESPERAR QUE UM ECLIPSE CONFIRMASSE SUA TEORIA DA RELATIVIDAD

E?

Einstein chegou à teoria da relatividade geral raciocinando, deduzindo e experimentando hipoteticamente. Tudo foi um produto extraordinário de sua mente, não havia uma base experimental física.

Mas para derrubar uma teoria dominante, a nova deve poder fazer uma previsão que mostre a diferença entre a ideia anterior e a que está sendo proposta.E essa previsão tem que ser posta à prova.

A Teoria da Relatividade, de Albert Einstein, anunciada em 1905, afirmava que a massa dos corpos deforma o espaço próximo a eles, de modo que um raio luminoso é desviado pela deformação. Esta "curvatura da luz" só poderia ser observada através de um eclipse total do Sol, ou seja, quando a lua fica entre o Sol e a Terra, projetando sua sombra em parte do planeta. Com o eclipse, a luz ofuscante do Sol desaparece e se pode ver o brilho das estrelas próximas.

Para confirmar a "curvatura da luz", e consequentemente, comprovar a Teoria da Relatividade, surgiram algumas expedições científicas. Seguindo previsões de eclipses, os cientistas rumaram para locais específicos. Mas suas tentativas foram frustadas. Uma expedição alemã de 1914, por exemplo, foi impedida por questões políticas. O mau tempo atrapalhou outra, de origem argentina, criada em 1916.

Para o dia 29 de maio de 1919, houve a previsão de um novo eclipse. Os estudiosos realizaram uma busca incessante por locais que oferecessem as melhores condições geográficas para se observar o fenômeno. A cidade de Sobral e a Ilha do Príncipe, na costa ocidental da África, eram os lugares ideais. Duas expedições foram enviadas. Aquela destinada à Sobral era composta por cientistas norte-americanos, brasileiros e ingleses, do Observatório de Greenwich. As experiências na Ilha do Príncipe não foram muito bem sucedidas. Houve uma tempestade. Nuvens ficaram à frente dos astros. As de Sobral, no entanto, puderam ser consideradas um sucesso.

O método de observação era simples. No momento em que a lua cobriu o Sol, várias chapas fotográficas, de câmeras acopladas a telescópios, foram tiradas em sucessão, para registrar a posição das estrelas que estivessem próximas à borda do Sol. Depois, estas fotos foram comparadas a chapas parecidas, tiradas três meses depois, durante a noite. A conclusão foi a de que Einstein estava certo. A luz faz realmente uma curvatura. 

COMO SURGIRAM OS MÉTODOS EXPERIMENTAIS

Não dá pra sair acreditando em tudo que se fala por aí e talvez seja essa uma das razões dos seres humanos serem tão curiosos e fazerem tantas perguntas.  Experimento. A ciência questiona tudo o que está a nossa volta e trabalha com os fatos e as suas explicações. Por isso, podemos muito bem dizer que a ciência é uma maneira de encarar o mundo.
Não dá pra negar que os métodos científicos têm ajudado muito a humanidade a construir mais conhecimento, compreendendo, aplicando e controlando aspectos da natureza. Em outras palavras, os métodos científicos buscam na natureza as repostas para as nossas perguntas e as confirmações de suas hipóteses.
Os cientistas observam determinada ação e nela determinam uma ou várias hipóteses. Por exemplo: Se você soltar dois objetos de massas diferentes (uma bolinha de gude e uma pena) de uma mesma altura, qual chega primeiro no chão? Por muito tempo, a verdade era que o chão era o lugar natural dos objetos pesados. Sem um método experimental adequado, os cientistas da época antiga consideravam que os objetos mais pesados eram os que caiam mais rápido. Porém isso era uma hipótese, isso não era um fato.
Só por volta do ano de 1500 que os cientistas criaram um método experimental, que se transformou na base de todos os métodos científicos usados até os dias de hoje pela ciência. Tudo começou com Galileu Galilei. Foi fazendo perguntas como: “Onde?”, “Quando?” e “Por quê?” Que Galilei pôde estudar a queda dos corpos.
Num belo dia ele resolveu soltar de cima da torre de Pizza uma bolinha de mosquete e uma bala de canhão – 100x mais pesada que a bolinha de mosquete – na mesma altura pra ver qual das duas chegava primeiro ao chão. E adivinha só o que ele descobriu? “Dois corpos, abandonados de uma mesma altura, ao mesmo tempo, chegam junto ao chão, mesmo se tiverem massas diferentes.”

Galilei, usando métodos experimentais provou o contrário ao que foi dito na antiguidade.
É assim que surgem os métodos experimentais científicos: primeiro se duvida de uma afirmação e depois se realizam experiências para verificar se ela está correta. Os métodos experimentais comprovam ou não a veracidade dos fatos e, como a ciência tem que ser exata, esses métodos de: duvidar, experimentar e compreender, sempre devem ser aplicados.

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O PÊNDULO DE FOUCAULT

Jean Bernard Léon Foucault nasceu no dia 18 de setembro de 1819.Recebeu educação básica em sua própria casa, estudou medicina, mas abandonou-a para dedicar-se à Física.

Em 1851, comprovou experimentalmente o movimento de rotação da Terra em torno de seu próprio eixo, utilizando-se da oscilação de um longo e pesado pêndulo suspenso no Panthéon, em Paris.

O famoso Pêndulo de Foucault, nomeado em homenagem ao seu inventor físico francês Jean Benard León Foucault, é parte de um experimento científico com o objetivo de mostrar a terra em rotação, sem observações astronômicas, simplesmente usando a inércia do movimento de nosso planeta e um pêndulo.

Foucault instalou uma esfera de cobre de 30 kg suspensa a alguns centímetros do chão, envolvido por um cabo de aço de 67 metros fixado no teto da cúpula do Panteão de Paris, certificando-se que nada pudesse interferir ou condicionar seu movimento. O pingente foi equipado com uma ponta de metal na parte inferior para fazer uma carreira de areia.

No experimento, o pêndulo ficou em movimento e depois de uma hora, Foucault pode notar alterações em sua trajetória, a qual foi mudada em vários graus na direção dos ponteiros do relógio devido ao efeito de Coriolis (aceleração angular), descrito por Gaspard-Gustave de Coriolis, durante o século XIX. O pêndulo varia seu caminho a cada 24 horas, mas esse movimento vai ser mais visível nos polos da terra.

A VELA QUE LEVANTA ÁGUA

A explicação mais comum era de que a queima de oxigênio dentro da garrafa faria com com a pressão diminuísse, fazendo assim a água subir. Porém os cientistas deram uma nova explicação, pois a queima de oxigênio gera produtos (gás carbônico e vapor de água) que também ocupam espaço dentro da garrafa. Além do mais, nem todo o oxigênio é queimado pela chama.

A nova explicação é: ao colocar a garrafa vagarosamente por cima da vela (antes de tocar a água) o recipiente começa a ser preenchido de ar quente e o ar frio sai. Quando a garrafa toca a água e sela o ambiente, a vela queima o oxigênio do recipiente e vai diminuindo até apagar. Simultaneamente à diminuição da chama até apagar, o ar volta a esfriar e a contrair, diminuindo a pressão no interior da garrafa e a pressão atmosférica sendo maior faz com que a água suba.

EXPERIÊNCIA MUITO INTERESSANTE COM BEXIGA, ÁGUA E VELA

EXPERIMENTO COM A GAILOA DE FARADAY