Joule e o conceito de calor

Às vezes, uma ideia está tão a frente de seu tempo que é recebida com desconfiança e até mesmo zombaria. Isso aconteceu com o físico e matemático inglês James Prescott Joule [1] (1818-1889) quando ele tentou publicar seu conceito de Calor.

James Prescott Joule (1818-1889)

Joule foi um leitor ávido e cresceu com um interesse particular no campo da eletricidade. Ele e seu irmão experimentavem choques elétricos um no outro. Porém, durante anos participou da cervejaria de seu pai e começou a estudar de perto a natureza do calor.

Em 1843, Joule identificou o calor como uma forma de energia. Essa ideia foi rejeitada pela Royal Society, pois naquele tempo o calor era considerado uma forma de fluido material que fluia de um corpo quente para um corpo frio.

O conceito de calor de Joule se baseava na ideia de transferência das vibrações entre as moléculas. Mas naquela eṕoca (anos de 1840), a existência de átomos e moléculas era um assunto bastante debatido entre os cientistas. Desta forma, a visão de Joule do calor era considerada uma fantasia.

Apesar da rejeição inicial, Joule tentou demonstrar sua ideia mecanicamente em 1845. Seu experimento vanguardista envolvia o uso de um peso em queda amarrado por um barbante, de tal forma que a gravidade realizaria o trabalho mecânico, e conectado a um eixo com pás giratórias que se situavam no interior de um reservatório com água (conforme Figura abaixo) Sendo o reservatório feito de material isolante térmico, a medida que as pás giravam, a água aumentava de temperatura.

Aparato experimental usado por Joule para demonstrar a equivalência energia-calor

Com isso, o experimento não sou mostrou que calor e energia são equivalentes mas também que a energia potencial gravitacional poderia ser convertida em calor, aumentando a temperatura da água. Sendo assim, calor deve ser uma forma de energia.

Embora Joule tenha sido ridicularizado no começo, ele continou tentando provar suas ideias até que estas se tornassem senso comum. Por isso e outros feitos, em 1850 Joule foi eleito membro da Royal Society de Londres.

Ele trabalhou com o renomado físico britânico William Thomson, aka Lord Kelvin. E juntos desenvolveram a escala absoluta de temperatura e em 1852 descobriram o efeito Joule-Thomson (um processo semelhante à expansão livre e que é utilizado até hoje em sistemas de refirgração como geladeiras e aparelhos de ar condicionado).

Atualmente, a unidade de energia no Sistema Internacional (SI) é denominada Joule em sua homenagem. Ele é reconhecido como um dos pais-fundadores da termodinâmica por seus resultados que levaram a formulação da 1ª Lei da Termodinâmica.

[1] É fato que existe uma pequena discussão em como se pronuncia esse sobrenome em português: Jaule ou Juule.

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