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