Energia produz calor

Tarso Paulo Rodrigues*
Especial para a Folha de S. Paulo

Os experimentos que o cientista britânico James Prescott Joule conduziu entre 1840 e 1850 confirmaram o conceito de calor como uma forma de energia, a energia térmica, e determinaram a constante de proporcionalidade entre calor e trabalho mecânico.

Essa equivalência pode ser constatada quando esfregamos as mãos uma na outra. A energia mecânica associada ao movimento das mãos (energia cinética) transforma-se, pelo menos parcialmente, em energia térmica (calor), fato que até os homens primitivos já sabiam, pois produziam calor esfregando dois pedaços de madeira.

Joule iniciou suas pesquisas ao estudar a produção de calor com a passagem de corrente elétrica por uma resistência elétrica imersa em uma quantidade de água. A energia elétrica dissipada pela resistência era convertida em energia térmica, que aquecia a água - transformação conhecida como efeito Joule. Em seguida, realizou a experiência que determinou a constante de proporcionalidade entre trabalho mecânico e calor.

A montagem do experimento consistia no seguinte: um eixo, dotado de pás agitadoras mergulhadas em certa quantidade de água contida no interior de um calorímetro, foi colocado em movimento através da queda de dois corpos de massas conhecidas, os quais caíram de uma determinada altura. Joule calculou o trabalho realizado pelos pesos dos corpos e, por meio do termômetro, observou a elevação da temperatura da água.

Durante o tempo de queda dos corpos, as variações de suas energias cinéticas puderam ser consideradas praticamente nulas devido ao atrito no conjunto pás de agitação/água.

Ao repetir o experimento, ele notou uma proporcionalidade entre o calor absorvido pela água e o trabalho realizado na queda dos corpos.

O valor ficou conhecido como equivalente mecânico do calor, e o resultado, em valores atuais, é: 1 caloria = 4,18 joules. A unidade de energia, no sistema internacional de unidades, é joule (J) em homenagem ao cientista.