Joule, James Prescott (1818 - 1889)

James Prescott Joule foi um físico britânico, filho de um bem-sucedido cervejeiro. Nasceu em 1818 e morreu, aos 71 anos, em 1889. Joule foi educado por meio de aulas particulares. Nesse tempo, teve contato com alguns grandes nomes da ciência, dos quais se destaca John Dalton. A ciência era um hobby na vida de Joule, mas suas contribuições foram muito significativas.

A partir de 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 

Onde: 

• 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=(3/2).N.R.T

Onde; 

• ΔU = Variação da energia interna;
• N = Número de Mol;
• R = Constante universal dos gases;
• T = Temperatura.

Após a sua morte, em 1889, a unidade de medida para energia e trabalho foi determinada pelo Sistema Internacional de Unidades como unidade Joule (J). A unidade Joule (J) é definida como newton vezes metro (N.m) ou watt vezes segundo (W.s).