Respuestas
Mediante esta experiencia simulada, se pretende poner de manifiesto la gran cantidad de energía que es necesario transformar en calor para elevar apreciablemente la temperatura de un volumen pequeño de agua.
Respuesta:
Teniendo como punto de partida que calor y trabajo son ambos formas de energía en tránsito de unos cuerpos o sistemas a otros, podemos asumir que deben estar relacionadas entre sí. La comprobación de este tipo de relación fue uno de los objetivos experimentales de Joule. Él realizó varios experimentos para demostrar esta relación, siendo el más conocido uno qué consistió en determinar el calor producido dentro de un calorímetro a consecuencia del rozamiento con el agua del calorímetro de un sistema de paletas giratorias y compararlo posteriormente con el trabajo necesario para moverlas.
La energía mecánica era controlada en ese experimento haciendo caer unas pesas, siendo la variación de la energía potencial inicial calculada como el trabajo (W), que vendría dado por: W = ΔEp = m·g·h . Siendo m la masa de las pesas, h la altura desde la que caen y g la aceleración de la gravedad.
Por otro lado, el calor liberado por el movimiento del agua producto del movimiento de las paletas, hacia que haya un aumento de la temperatura del calorímetro, que se podía ver en la ecuación calorimétrica: Q = m·c·(Tf- To).
Al obtener estos valores, se podían relacionar ambas cosas. A medida que mejoraba los resultados, Joule, llegó a encontrar que el trabajo realizado sobre el sistema y el calor liberado en el calorímetro guardaban siempre una relación constante y aproximadamente igual a 4,2. Ese valor que fue llamado ‘equivalente mecánico del calor’ ( hoy calculado con mayor precisión, 4,184 joule/calorías).
La relación numérica entre calor (Q) y trabajo (W), a partir del experimento de Joule, puede escribirse en la forma: W [j] = 4,184 · Q [cal]
En conclusión, a partir de este experimento podemos hacer la conversión de unidades diferentes que describen a una misma cosa: la energía.
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