JAMES PRESCOTT JOULE :D

        

BIOGRAFIA:

 Joule naque la vigilia di Natale del 1818 a Saldrd, un paese  nelle vicinanze di Manchester, da una famiglia di produttori di birra, ed  ebbe tra i suoi insegnanti il chimico John Dalton. Si dedicò sin da  giovane a ricerche scientifiche che eseguiva cercando di elaborare un sistema per avvicinarsi all’accuratezza e alla precisione delle misurazioni. Si interessò del calore e delle sue connessioni con l’ elettricità e la meccanica. A 25 anni effettuò il primo tentativo di definire l’unità di misura della corrente elettrica, attualmente rappresentata dall’ampare. Nel 1841, dimostrò, che un conduttore attraversato da corrente elettrica produce calore in quantità proporzionale alla resistenza del conduttore e al quadrato della corrente stessa. Questo fenomeno è oggi chiamato effetto joule ed si divide in 4 applicazioni:

 

• L’’intensità dalla corrente cresce al crescere della tensione elettrica;
• La resistenza dei conduttori aumenta con la loro lunghezza, riducendo l’intensità delle corrente elettrica;
• L’intensità della corrente e la luminosità della lampadina aumenta se si usa un cavo spesso al posto di un filo sottile dello stesso materiale;
• Se si cambia il materiale di cui sono fatti i fili del circuito, la luminosità della lampadina cambia e all’interno l’intensità è maggiore.
   

Successivamente Joule enunciò ad un congresso in Irlanda il principio noto come equivalente meccanico del calore.   Grazie alle sue sperimentazioni e usando uno strumento che prende il suo nome, dimostrò che calore e lavoro meccanico potevano convertirsi direttamente l’uno nell’altro, mantenendo però costante il loro valore complessivo: nelle macchine idrauliche e meccaniche gli attriti trasformano la potenza meccanica perduta (lavoro) in calore e, viceversa, nelle macchine termiche l’effetto meccanico prodotto (lavoro) deriva da una quantità equivalente di calore. In tal modo Joule cominciò a porre le basi sperimentali del primo principio della termodinamica  principio di conservazione ell’energia:        

” L’ ENERGIA NON SPARISCE E NEPPURE SI CREA DAL NULLA”

Per misurare l’equivalente meccanico del calore, nel 1845 egli costruì una macchina, ora chiamata “mulinello di Joule” che consente di misurare il calore prodotto in conseguenza della dissipazione di una quantità nota di energia meccanica.

     

ESPERIMEMTO :

Per capire meglio la legge di Joule, ci basta analizzare questo esperimento. La macchina, è formata da un calorimetro contenente acqua, all’interno del quale è inserito un mulinello libero di ruotare attorno ad un asse verticale.   Il mulinello è collegato con un sistema di funi e pulegge ad una coppia di pesi, mantenuti inizialmente fermi.   Se i pesi vengono sbloccati, essi incominciano a scendere mettendo in rotazione il mulinello. Tale movimento viene rallentato dall’attrito viscoso dell’acqua contro le pale del mulinello. Una volta che i pesi sono scesi a terra, tutta la loro energia potenziale iniziale si è convertita in calore. Seguiamo le trasformazioni di energia: l’energia di posizione del contrappeso si trasforma in energia di moto delle palette e questa infine in energia dell’acqua che si scalda:

 energia potenziale            energia cinetica               energia

del contrappeso                   delle palette                         dell’acqua

Talele calore si può quantificare misurando la variazione di temperatura che subisce l’acqua durante l’esperimento. Con il suo esperimento Joule dimostrò che l’energia termica è una delle tante forme di energia. Misurò anche quanta energia occorre per far aumentare la temperatura dell’acqua. Calcolò infatti, dalla misura della temperatura, che per ogni grammo di acqua e per ogni grado di aumento di temperatura occorre 4,18 joule di energia. La conclusione più importante dell’esperimento di Joule era soprattutto aver dimostrato che si può far aumentare la temperatura di un corpo dando energia.

Il valore dell’equivalente meccanico della caloria oggi accettò è di 4,186 J/cal. In suo onore si chiama Joule (J) l’unità di misura dell’energia del Sistema Internazionale.

 

FORMULA :

In fisica il JOULE e’  l’ unità di Misura del  lavoro e rappresenta il lavoro compiuto dalla forza di 1 Newton per spostare di 1 Metro il Punto di Applicazione (nella sua stessa direzione ) .
 Indicato usualmente con la lettera J, il JOULE è largamente usato in ogni branca della fisica e  in particolar modo nella meccanica.
Il legame algebrico tra lavoro , forza e spostamento è riassunto nella formula :
 

 

 

 
In quanto unità di Misura della forza , i JOULE sono convertibili nelle altre unità di Misura della forza, come il Chilogrammetro, che corrisponde ad una forza di 1 kilogrammo-peso per uno spostamento di un metro.