Sobre James Prescott Joule

Joule preocupava-se com a exatidão das medidas em sua pesquisas

James Prescott Joule estudou durante algum tempo com John Dalton (químico e físico inglês, fundador da teoria atômica moderna), mas sua formação científica foi principalmente autodidática.

James Joule foi o primeiro cientista a estabelecer o princípio da interconversibilidade das diversas formas de energia, ou seja, da termodinâmica. Ele também se preocupou, desde cedo, com a importância de se fazerem medidas exatas - suas pesquisas caracterizaram-se particularmente por essa preocupação com a precisão dos dados obtidos.

Sua importante descoberta resultou de uma longa série de experiências sobre as relações quantitativas entre os efeitos elétricos, mecânicos e químicos. Em 1843, Joule anunciou ter determinado a quantidade de trabalho necessária para produzir uma unidade de calor, chamada equivalente mecânico do calor.

Unidade Joule

Para conseguir o equivalente mecânico do calor, Joule empregou quatro métodos crescentes de exatidão. O primeiro consistia em medir a elevação da temperatura, a corrente e o trabalho mecânico resultante da rotação de um pequeno eletromagneto na água entre os pólos de outro magneto.

O segundo método determina a elevação da temperatura forçando a água através de tubos capilares. O terceiro depende da compressão do ar. E o quarto - o mais conhecido nos dias de hoje -, este produz calor pela fricção da água por meio de pás, girando sob a ação da queda de um peso. 

Por esse processo Joule obteve diferentes resultados para a unidade térmica britânica, concluindo por adotar a de 781,8 libras-pé, chamadaunidade Joule, e que corresponde ao trabalho produzido ao se deslocar um metro um corpo com um Newton (1 N) de peso.

James Joule também pesquisou as mudanças térmicas experimentadas pelos gases comprimidos através de pequenas aberturas - e as mudanças experimentadas pelos sólidos, sob compressão, em solução, e em diversas outras situações. 

Sua obra completa foi publicada, em dois volumes, pela Physical Society of London, sob o título Trabalhos científicos, entre 1885 e 1887.

Geradores Elétricos e Força Eletromotriz

 

Gerador elétrico é um equipamento que transforma em energia elétrica outras formas de energia. Uma bateria de automóvel, por exemplo, transforma a energia química em energia elétrica. Uma usina hidrelétrica utiliza a energia mecânica transformando-a em energia elétrica.
Portanto, um gerador elétrico é o aparelho que realiza a transformação de uma forma qualquer de energia em energia elétrica.
Um gerador possui dois terminais denominados polos:
Polo negativo corresponde ao terminal de menor potencial elétrico.
Polo positivo corresponde ao terminal de maior potencial elétrico.
Quando colocado em um circuito, um gerador elétrico fornece energia potencial elétrica para as cargas, que entram em movimento, saindo do polo negativo para o polo positivo.
A potência elétrica total gerada (Pg) por um gerador é diretamente proporcional à intensidade de corrente elétrica. Ou seja:

P_g = f_em . i

Onde:
fem é a constante de proporcionalidade, chamada de força eletromotriz.
i é a intensidade de corrente elétrica entre os terminais do gerador.
Portanto, a força eletromotriz de um gerador pode ser definida pelo quociente:


Sabendo que a potência elétrica é dada em watts (W) e a intensidade da corrente é dada em ampère (A), temos:



Assim, a unidade de medida da força eletromotriz no sistema internacional é o volt (V).

Rendimento elétrico de um gerador

Potência elétrica lançada: É a potência elétrica fornecida pelo gerador ao circuito externo.



onde U é a diferença de potencial ou tensão, entre os terminais do gerador.

A potência elétrica dissipada internamente é dada por:



Onde: r é a resistência interna do gerador.
i é a intensidade de corrente elétrica.

O rendimento (η) do gerador é a razão entre a potência lançada e a potência total gerada, ou seja:

Energia Cinética

Energia cinética é a energia que está relacionada à movimentação dos corpos, ou seja, é a energia que um corpo possui em virtude de ele estar em movimento. Mas como podemos calcular a energia cinética de um corpo? Ao fazer algumas observações sobre os movimentos dos corpos, podemos concluir que a energia cinética de um corpo será cada vez maior quanto maior for a sua velocidade. Do mesmo modo, poderemos concluir que quanto maior for a massa de um corpo maior será sua energia cinética. Para mostrar isso, tomemos como exemplo uma motocicleta e um caminhão. Somente pelas dimensões é possível notar que o caminhão possui mais massa em relação à moto, e que ele também desenvolve velocidades maiores que a de uma moto. De forma a sintetizar essas observações, é possível escrever energia cinética a partir da seguinte equação:

Onde m é a massa do corpo e V é a sua velocidade. A unidade de energia cinética é o joule, representado pela letra J.