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Equivalente mecânico do calor
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Equivalente Mecânico do Calor
É possível aquecer uma certa quantidade de água simplesmente agitando-a, ou seja, sem aquecê-la ou colocando-a em contato com um corpo mais quente do que ela. Neste caso, o trabalho que a nossa força realiza agitando a água procurando vencer o atrito interno do líquido, faz aumentar sua energia interna e eleva sua temperatura. Este tipo de experiência foi realizada pela primeira vez em 1840 por James P. Joule (1818-1889), e ficou conhecida como experiência de Joule. Ele a repetiu diversas vezes, com o intuito de demonstrar que uma diminuição da energia mecânica da água acarretaria uma transferência de uma quantidade de energia, na forma de calor, de igual valor.
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Seu invento mais famoso foi um dispositivo no qual duas massas presas por um fio passavam por duas roldanas. À medida que as massas desciam, o sistema de haletas girava, fazendo aumentar a temperatura da água no interior do recipiente cilíndrico. Conhecendo as massas e as distâncias de queda ele determinou o trabalho feito; medindo com precisão o aumento da temperatura da água, ele determinou o calor produzido. Joule pôde, então, estabelecer a relação entre o trabalho e a quantidade de energia transferida na forma de calor:
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Desta experiência resulta que, para se elevar de 1oC a temperatura de 1 kg de água, são necessários 4186 J, ou seja, determinou que cada 4186 J de energia correspondem a 1000 calorias. Estes joules farão a energia interna da água aumentar, ou seja, a elevação de 1oC na temperatura da água revela que este afluxo de energia serviu para aumentar a energia cinética com que as moléculas da água se movimentam.
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| Assim, podemos afirmar que, como o calor, o trabalho é também um modo de transferir energia. Em outras palavras, o trabalho também é energia em movimento. Além disso, podemos dizer que o calor proveniente de um corpo mais quente e o trabalho realizado por uma força externa sobre o sistema são duas formas diferentes de se aumentar a energia interna de um corpo. |
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Importante:
A relação
1 caloria = 4.186 J
é conhecida como o equivalente mecânico do calor. |
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No entanto, nem sempre a absorção de calor se traduz num aumento de temperatura do corpo. Por exemplo, é possível que um corpo absorva calor sem se aquecer, como ocorre quando um bloco de gelo derrete : ainda que absorva calor do meio, sua temperatura permanece estacionada em 0oC enquanto ele derrete.
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