A revolucionária teoria de Energia de James Prescott Joule

James Prescott Joule (1818-1889) foi um físico britânico que contribuiu significa tivamente para o estudo da termodinâmica, calor e eletricidade. Ele foi o primeiro a enun ciar a lei da conservação da energia, uma das leis fundamentais da física moderna.

Joule estudou as propriedades do calor e descobriu sua relação com o trabalho mecâ nico, o que levou à teoria da conservação da energia (a primeira lei da termodinâmica). A nomenclatura da unidade de trabalho Joule no SI só foi dada em sua memória após sua morte. Joule, que trabalhou com Lord Kel vin para desenvolver a escala de temperatura absoluta, também descobriu a relação entre a corrente que flui através de um resistor elétrico e o calor dissipado, agora conhecida como a lei de Joule.

A ideia de energia de Joule não foi aceita a princípio porque se baseava em medições muito precisas que não eram comuns na fí sica. Seu experimento mais famoso (medir a temperatura de um objeto em queda em um tanque de água) exigia uma precisão de 1/200 de grau Fahrenheit, mas seus contem porâneos não estavam pensando ser possível. O trabalho de Joule complementa o trabalho teórico de Rudolf Clausius, que se acredita ser o co-inventor do conceito de energia.

A resistência surgiu porque o trabalho de Joule contradizia a crença de todos na época de que o calor era um líquido, ou “caloria”, e que o líquido não podia ser destruído nem criado. No entanto, Joule afirmava que o ca lor é apenas uma forma de energia e que ape nas a soma de todas as formas é conservada.

Hoje, pode ser difícil entender tal fascí nio pela teoria das calorias, mas na época a teoria parecia ter algumas vantagens óbvias. Joule propôs uma teoria cinética do calor. Se o calor é devido ao movimento das molécu las, por que esse movimento não perde força gradualmente?

As ideias de Joule exigiam que as colisões entre as moléculas fossem consideradas per feitamente elásticas, mas deve-se lembrar que o conceito de átomos e moléculas ainda não era totalmente aceito. A teoria de Carnot sobre a máquina térmica funcionou perfeita mente e foi baseada no fato da existência de calorias. Mais tarde, Lord Kelvin provou que a matemática de Carnot é válida sem assumir a existência de calorias.

Joule e seus contemporâneos não enten deram a princípio que os processos termo dinâmicos devem ser irreversíveis. Eles viam a energia do universo como um processo que poderia ser repetido indefinidamente pela reciclagem da mesma energia. No entanto, essa ideia não foi destruída até a descoberta da segunda lei da termodinâmica, que afirma que a energia se propaga em uma direção, e a descoberta da entropia.