Joule, James Prescott (1818-1189)

O físico inglês James Prescott Joule tornou-se famoso por suas experiências envolvendo a "transformação de trabalho em calor". Seu nome está associado à possibilidade de conversão de trabalho mecânico e de eletricidade em calor. Seu nome foi dado à unidade de energia do Sistema Internacional.

Joule nasceu em Salford, Inglaterra, em 24 de dezembro de 1818. Sua família era rica e possuía uma cervejaria. Recebeu instrução de John Dalton em ciências e matemática. Sentiu-se atraído pela física, especialmente pelos temas relacionados ao calor. Iniciou seus trabalhos experimentais num laboratório anexo à cervejaria. A experiência adquirida por Joule o habilitou a medir diferenças de temperatura com grande precisão, e foi encorajado a prosseguir em suas pesquisas por William Thomson (Lord Kelvin).

Quando tinha 18 anos Joule iniciou seus estudos sobre o calor liberado por uma corrente elétrica fluindo em um condutor, e em 1840 deduziu a lei que relaciona a corrente elétrica e a resistência do condutor ao calor transmitido (Lei de Joule), e publicou "Sobre a Produção de Calor por meio da Eletricidade Voltaica".

Entre 1837 e 1847 seu trabalho estabeleceu o princípio da conservação da energia e a equivalência do calor e de outras formas de energia. O médico J. R. Mayer tinha chegado à idéia da conservação da energia na década de 1840, mas de uma forma não tão clara, e W. Thomson e Helmholtz também deram contribuições, mas foi Joule que estabeleceu a equivalência de uma forma explícita e precisa.

Joule desenvolveu uma relação para a equivalência entre o trabalho mecânico e o calor em 1843. Mediu a pequena variação de temperatura causada num recipiente cheio de água, agitada pela rotação de pás acionadas por um sistema de polias e massas em queda.

Joule utilizava já as existentes teorias da conservação da quantidade de movimento e da conservação da massa, e contribuiu decisivamente para o estabelecimento da lei da conservação da energia, conhecida como a Primeira Lei da Termodinâmica. Em 1848 publicou um trabalho a respeito da teoria cinética dos gases, calculando a velocidade das moléculas que os constituem.

Joule e o físico William Thomson (Lord Kelvin) colaboraram durante cerca de 7 anos, a partir de 1852, em diversos experimentos, principalmente em relação ao efeito Joule-Thomson, pelo qual quando um gás se expande sua temperatura cai, sugerindo a possibilidade de aproveitamento desse efeito para o desenvolvimento de máquinas de refrigeração.

Joule era uma pessoa muito modesta, e tornou-se uma espécie de assistente de Thomson ao invés de seguir suas próprias linhas de pensamento. Joule foi um dos grandes experimentalistas de seu século, tendo elaborado suas principais contribuições antes dos 30 anos de idade. Em 1878, Joule publicou um resultado mais aperfeiçoado do equivalente mecânico do calor. Faleceu em 11 de outubro de 1889 , em Sale, Inglaterra.

 
Bibliografia

Millar, D. et al. The Cambridge Dictionary of Scientists. Cambridge University Press, 1996.
Globo. Enciclopédia da Ciência. Editora Globo, 1996.