Termodinamica

El Equivalente mecánico del calor
A comienzos del siglo XIX la gente estaba interesada en mejorar la eficiencia de las máquinas de vapor y de los cañones. Unhecho evidente era que después de algunos disparos los cañones se recalentaban hasta tal punto que se volvían inservibles. Esto llevó a la observación quedebía existir una conexión entre las fuerzas mecánicas y químicas involucradas en el disparo y el "calórico" como se llamaba el calor en esa época.
Fue Joule quienestableció la relación precisa entre energía mecánica y calor.
Equivalente mecánico del calor

Experiencia de Joule

Joule, en 1845, demostróexperimentalmente que la energía mecánica en un proceso es equivalente a la cantidad de calor producido. Para ello realizó la experiencia mostrada en el dibujo de abajo.Al caer las dos pesas, hacían girar unas aspas unidas al eje, removiendo el agua contenida en el recipiente (calorímetro).
Al caer los cuerpos de masa m desdeuna altura h, el trabajo realizado es: W = 2 m · g · h.
El eje se pone en movimiento y las aspas mueven el agua. La cantidad de calor producida se puedecalcular midiendo el aumento de temperatura del agua, y sería:
Q= m · ce · (T2 - T1)
Con esta experiencia, Joule demostró que siempre que se realizaba una mismacantidad de trabajo, se obtenía la misma cantidad de calor: W = Q.
La relación entre la cantidad de calor producido y el trabajo realizado es una constante llamadaequivalente mecánico del calor.
Si expresamos el calor en calorías y el trabajo en julios:
1 cal = 4,18 J
y la relación inversa es:
1 J = 0,24 cal