Rumford e Joule – calor e trabalho

Capa_Rumford e Joule

Caixa que continha experiências sobre calor e trabalho

Benjamin Thomson, conde Rumford (1753 – 1814)

Físico norte-americano de Boston, nascido em Woburn, Massachusetts Bay Colony, ainda colônia inglesa, cuja vida foi repleta de escândalos envolvendo episódios de espionagem. Autodidata iniciou-se experimentando com explosivos, tornando-se especialista sobre calor. Acusado de espionagem em favor dos ingleses, refugiou-se na Inglaterra (1776), onde se tornou secretário particular do ministro das colônias, George Germain, e dedicou-se a pesquisas de física aplicada a armamentos, o que lhe valeu a admissão à Sociedade Real de Londres. Novamente envolvido com caso de espionagem (1792), voltou a América e no ano seguinte voltou a Europa, estabelecendo-se em Viena. No ano seguinte passou a colaborar com o exército alemão da Baviera. Seu sucesso levou-o ao posto de Ministro da Guerra, onde reorganizou o exército, ocupou-se de saúde pública, educação, habitação, etc. Recebeu o título de Conde de Rumford do Sacro Império Romano-Germânico (1791). Mais uma vez envolvido em intrigas e demitido (1798), voltou a Inglaterra, onde ajudou a fundar o Instituto Real de apoio às ciências. Terminou seus dias em Auteuil, na França.

FotômetroDurante sua estada na Baviera, Rumford realizou várias experiências importantes. Entre outras, construiu um fotômetro (página ao lado) para medir a intensidade da luz emitida por diferentes substâncias, o que lhe permitiu projetar uma lâmpada de azeite de alto rendimento e baixo custo.

Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/biografias/BenjaTho.html

JouleJames Prescott Joule (1818 – 1889)

Físico inglês de Salford, Lancashire, hoje na grande Manchester, descobridor da teoria mecânica do calor e da primeira lei da termodinâmica. Filho de um rico produtor de cerveja e basicamente autodidata, começou sua vida profissional trabalhando na cervejaria do pai, porém resolveu estudar na Universidade de Manchester (1835) com o célebre químico inglês John Dalton e depois realizar experimentos com gases. Da relação corrente elétrica e calor produzido descobriu o que seria chamado efeito Joule descrito na obra On the Production of Heat by Voltaic Electricity (1840). Iniciou, então, sua mais famosa experiência (1843) estudando o trabalho realizado por um gás quando se expandia e o calor gerado na compressão. Escreveu assim sua experiência para determinação do equivalente mecânico do calor (1847): constava de um aparelho com um peso regulado para controlar pás em um líquido cuja temperatura podia ser medida por um termômetro, registrando-se, assim, as mudanças causadas por determinada quantidade de trabalho.

calorímetro_2

Acima, alguns aparelhos utilizados por Joule, durante a realização de suas experiências sobre as mudanças de temperatura e a condensação do ar: à esquerda, um calorímetro com forma especial, que permite acomodar dois recipientes de cobre maciço (à direita), unidos por uma torneira de formato característico e atarrachados a uma bomba de compressão que introduz ar comprimido num deles.

Determinou as leis da termodinâmica e os princípios da transformação de energia (1849), determinando a quantidade de trabalho mecânico necessária para produzir uma unidade de calor. Estabeleceu então que as várias formas de energia, mecânica, elétrica e térmica, são basicamente a mesma e podem ser transformadas uma na outra. Essa é a base da lei da conservação de energia, primeira lei da termodinâmica. Morreu em Sale, Cheshire, e sua obra completa foi publicada sob o título de Scientific papers (1885-1887). Joule, unidade de medida de energia elétrica, mecânica e térmica no Sistema Internacional, igual ao trabalho realizado por uma força constante de um Newton, cujo ponto de aplicação se desloca da distância de um metro na direção da força; a energia transportada por segundo em um condutor percorrido por uma corrente elétrica invariável de um ampère, sob uma diferença de potencial constante igual a um volt.

aparelho de joule2

Para estabelecer a relação de equivalência entre unidades mecânica e térmica de energia, Joule criou um aparelho como o da foto (desenhado abaixo). Girando uma roda de cobre com oito palhetas em um recipiente com água, notou uma alteração de temperatura, resultante da energia mecânica dispendida. (Para medir esta variação, pôs um termómetro na tampa do recipiente.) O trabalho, em Física, é dado pelo produto da intensidade de uma força pela distância percorrida pelo seu ponto de aplicação. No engenho de Joule, o trabalho era feito por dois cilindros de metal que desciam ao longo de uma régua graduada, pondo em marcha um rolo verticalmente fixado no eixo da roda de palhetas. Esta girava, provocando aumento de temperatura no interior do recipiente. Medindo os aumentos de temperatura do líquido em função do trabalho, Joule pôde estabelecer o valor exalo do equivalente mecânico do calor.

aparelho de Joule

As “mudanças de estado” regidas pelo calor eram conhecidas desde a mais remota antiguidade. rosas congeladasOs homens sempre viram as coisas congelarem-se (ao lado, rosas congeladas), fundirem-se ou vaporizarem-se. Porém, foi necessário esperar os trabalhos dos grandes físicos do século XIX, para que os fenómenos fossem claramente compreendidos. Entre os mais importantes destaca-se J. Prescotl Joule, com sua teoria mecânica do calor, cuja importância, entretanto, só foi avaliada depois do apoio dado por W. Thomson ou Lord Kelvin. 

Fonte: http://www.dec.ufcg.edu.br/biografias/JamePres.html

Para saber mais:

http://www.youtube.com/watch?v=-YF79P-CPg8

http://www.fisica.ueg.br/ademir/aulas/aula08.pdf

Contribuição das fotos do kit de Márcio Luisi 

Junte-se a nosso time. Se você ainda possui as caixas de isopor em sua casa entre em contato conosco pelo email cipexbr[arroba]yahoo[ponto]com Ajude nossa campanha pelo resgate da memória e história da ciência e para o retorno da coleção “Os Cientistas”.


Uma resposta to “Rumford e Joule – calor e trabalho”

  1. gostei diso

Deixe um comentário

Preencha os seus dados abaixo ou clique em um ícone para log in:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair / Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair / Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair / Alterar )

Foto do Google+

Você está comentando utilizando sua conta Google+. Sair / Alterar )

Conectando a %s

 
%d blogueiros gostam disto: