Experimento de Joule

EXPERIMENTO DE JOULE (fundamento)

La experiencia de Joule pone de manifiesto la equivalencia entre dos formas de energía: la mecánica y la calorífica.
Hasta este experimento, el calor (medido en calorías) y la energía mecánica (medida en julios) eran conceptos distintos:

Caloria = el calor que precisa intercambiar un gramo de agua para que su temperatura cambie un grado.
Julio = la energía que se obtiene cuando una fuerza de un newton aplicada sobre una masa de un kilogramo produce un desplazamiento de un metro.

Joule pone de manifiesto como la energía mecánica puede producir energía calorífica y lo hace siempre en la misma proporción. Esta equivalencia de energías se llama equivalente mecánico del calor y vale:

1 cal = 4,18 J

1 J = 0,24 cal

Joule realizó su experimento calentando una masa de agua M_a desde una temperatura inicial T₀ hasta una temperatura final T_f mediante unas paletas que agitan el baño. El calor necesario Q es:

Q = M_a Ce (T_f – T₀) cal

donde Ce es el calor específico del agua, 1000 ca l/ (Kg ºC )

Las paletas se mueven debido a la energía mecánica que les transfiere una masa M_p, que cae desde una altura h, mediante un hilo que acciona del movimiento de giro. La energía mecánica implicada es la energía potencial Ep:

Ep = M_p g h J

Joule demuestra mediante esta experimentación que entre ambas formas de energía existe una relación constante: el equivalente mecánico del calor:

Q / Ep = equivalente mecánico del calor