HOJE É ANIVERSÁRIO DE James Prescott Joule

Nascido em 24 de dezembro, 1818 e morreu em 11 de outubro de 1889 com a idade de 70. 

Inglês físico que estabeleceu que as diversas formas de energia - mecânicas, elétrica e de calor - são basicamente as mesmas e pode ser alternado, entre uma forma e outra. 

Assim, ele formou a base da lei da conservação da energia, a primeira lei da termodinâmica. 

Descobriu (1840) a relação entre a corrente eléctrica, a resistência, e a quantidade de calor produzido. 

Em 1849, ele desenvolveu a teoria cinética dos gases, e um ano depois anunciou o equivalente mecânico do calor. 

Mais tarde, com William Thomson (Lord Kelvin), descobriu o efeito Joule-Thomson. 

A unidade SI de energia ou de trabalho, o joule (símbolo J), é nomeado em sua homenagem. É definida, de forma "leiga" como o trabalho realizado quando uma força de 1 newton se desloca uma distância de 1 metro na direção da força.

O equivalente mecânico do calor

Entre os muitos interesses científicos de Galileu, um foi o estudo quantitativo dos fenômenos térmicos, para o qual inventou o primeiro instrumento prático, uma forma sensível, mas imprecisa de termômetro a gás. Durante os séculos XVII e XVIII avanços substanciais foram feitos na área de termometria, através Gabriel Fahrenheit (1686-1736), Ferchault de Réaumur (1683-1757), e Anders Celsius (1701-1744).

Estes Físicos Experimentais desenvolveram vários tipos aperfeiçoados de termômetros de líquido e estabeleceram vários pontos fixos (como a temperatura de fusão do gelo) a partir das quais as escalas termométricas poderiam ser concebidas. A diferença entre a temperatura e a quantidade de calor, muitas vezes “confundido” uma com a outra, ficou claro na última metade do século XVIII por Joseph Black (1728-1799). Ele introduziu a ciência da calorimetria, pelo qual o levou a ter a ideia de calor específico, (que ele chamou de "capacidade de calor") e ele descobriu o conceito de calor latente: em mudanças de estado, tais como gelo para a água ou água para vapor, ele descobriu que grandes quantidades de calor eram absorvidas sem mudança de temperatura.

Apesar desses avanços, a natureza do calor não era entendida. Foi considerado geralmente como um fluido imponderável, chamado calórico, formado por partículas diminutas que repeliam entre si, mas eram atraídas pela matéria. O calórico deveria fluir de mais quente para os organismos mais frios, e o desenvolvimento de calor por atrito, por exemplo, era explicado como sendo devido ao fato de que o atrito removia alguns dos calóricos e assim tornava o corpo parecer mais quente. A fusão do gelo foi explicada em termos da combinação de calorias com o gelo para formar água, tanto na natureza de um composto químico. Mesmo Black aderiu à teoria do calórico, embora um número de cientistas anteriores, incluindo Newton e Boyle, tinham a visão de que o calor estava relacionada com os movimentos das partículas dos corpos.

No final do século XVIII, Benjamin Thompson, o Conde Rumford (1753-1814), um americano que serviu como ministro da guerra para a Baviera, realizou o que parecia, só mais tarde, experiências convincentes sobre a natureza do calor.

Os experimentos de Rumford foram desconsiderados, em sua maior parte, até meados do século XIX, quando os dois desenvolvimentos independentes ocorreram e levaram à aceitação geral da teoria mecânica do calor. A primeira foi uma sugestão do Julius Mayer (1814-1878), em 1842, que calor e trabalho eram equivalentes e poderiam ser convertidos de um para o outro, (Na verdade, o princípio da conservação da energia, mais tarde formalizada por Helmholtz, em 1847) e do segundo foi a medição real por Joule, durante a década entre 1840 e 1850, do equivalente mecânico do calor (ou mais apropriadamente, o equivalente calor de trabalho).

James Prescott Joule nasceu perto de Manchester, Inglaterra, em 24 de dezembro de 1818, filho de um dono de cervejaria próspero. Ainda era a Era do Romantismo e da primeira Revolução Industrial, mas novas doutrinas sociais e econômicas simplesmente desapareceram com o vento. Entre seus contemporâneos estavam os filósofos econômicos John Stuart Mill (1806-1873) e Karl Marx (1818-1883). O uso crescente de dispositivos de “economia de trabalho” causaram graves consequências na oferta de trabalho, e as fábricas de Manchester foram, particularmente, um exemplo notório para as péssimas condições concedidas a seus trabalhadores. A atmosfera cultural não foi menos sufocante que o ar ruim nas fábricas e cortiços que abrigavam as famílias da classe trabalhadora. Neste ambiente, dificilmente projetado para inspirar atividades culturais, mas protegido do que pela riqueza e posição, foi o qual Joule passou a maior parte de sua vida.

Ele foi educado em sua casa por tutores residentes até a idade de dezesseis anos, quando foi enviado, juntamente com seu irmão, para estudar com o famoso químico, John Dalton (1766-1844), que ganhava a vida em parte por este trabalho de tutor. Este arranjo durou pouco tempo, devido à doença, do professor, mas, provavelmente, contribuiu imensamente para o interesse de Joule pela ciência. Assim terminou a sua educação "formal", embora ele tenha recebido, por um breve período em 1839, algumas aulas particulares de  química por John Davies. Por causa de sua independência financeira, ele não precisava de mais treinamento convencional; suas pesquisas experimentais eram uma forma de entretenimento para ele. 

Em 1838 Joule converteu um dos quartos da casa de seu pai num laboratório e iniciou seus estudos experimentais. No mesmo ano, ele publicou seu primeiro trabalho curto, mas não foi até 1840 que ele apresentou um artigo importante (Philosophical Magazine, 1841, vol. 19, p. 260) para a Royal Society. Neste mostrou que a taxa à qual o calor é gerado por uma corrente eléctrica num condutor é proporcional ao quadrado da corrente, a constante que relaciona a dois sendo a resistência do condutor. Nos próximos dez anos Joule continuou suas experiências térmicas, refinando o tempo medição e relatava seus resultados em intervalos frequentes para a Royal Society. Em 1850, ele publicou um livro de memórias no Philosophical Transactions, que continha seu valor mais preciso do equivalente mecânico do calor, incluindo o famoso experimento de roda de pás. Na sequência da publicação deste artigo, foi eleito para a participar da Royal Society, e sua reputação como um cientista foi firmemente estabelecida.

Após a experiência de Joule, várias pesquisa foram feitas e emboras muito significativas não tiveram a relevância da equivalência calor-trabalho feito por Joule. Durante este período, ele realizou o conhecido trabalho com William Thomson (Lord Kelvin) camada de a válvula de Joule-Kelvin (poros-plug) que demonstrou o efeito do resfriamento de um gás devido à separação de suas moléculas, quando expandidas. 

No final de sua vida um forte declínio em suas economias o atingiu e ele não mais pudera financiar seus próprios experimentos. Então, em 1878, foi concedida a ele uma pensão por parte do governo de £ 200 por ano, o que foi mantido até sua morte, em 1889.

Entre as diversas homenagens que recebeu em vida e após sua morte, provavelmente, nenhuma foi tão eloquente quanto a decisão do segundo Congresso Internacional Científico de utilizar seu nome para servir como a unidade de energia e trabalho.

Forte abraço,

Prof. Sérgio Torres
#sergiorbtorres

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