James Prescott Joule (Salford, 24 de dezembro de 1818 — Sale, Inglaterra, 11 de outubro de 1889) foi um físico britânico.

Joule (pronuncia-se /ˈdʒuːl/) estudou a natureza do calor, e descobriu relações com o trabalho mecânico. Isso direcionou para a teoria da conservação da energia (a Primeira Lei da Termodinâmica). A nomenclatura joule, para unidades de trabalho no SI só veio após sua morte, em homenagem. Joule trabalhou com Lorde Kelvin, para desenvolver a escala absoluta de temperatura, também encontrou relações entre o fluxo de corrente através de uma resistência elétrica e o calor dissipado, agora chamada Lei de Joule.

As idéias de Joule sobre energia não foram primordialmente aceitas, em partes por que elas dependiam de medições extremamente precisas, o que não era tão comum em física. No seu experimento mais bem conhecido (que envolvia a queda de um corpo que fazia girar uma haste com pás dentro de um recipiente com água, cuja temperatura ele mediu), era necessária a precisão de 1/200 graus Fahrenheit, o que seus contemporâneos não achavam possível. Os trabalhos de Joule complementam o trabalho teórico de Rudolf Clausius, que é considerado por alguns como co-inventor do conceito de energia.

Resistências vieram, pois o trabalho de Joule contrariava o que todos da época acreditavam, que o calor era um fluido, o "calórico", e esse fluido não podia ser destruído nem mesmo criado. Joule, no entanto, dizia que o calor era apenas uma das formas de energia, e somente a soma de todas as formas é que permanecia conservada. Hoje em dia pode ser difícil entender tal atração na teoria do calórico, na época, essa teoria aparentava ter algumas vantagens óbvias. Joule estava propondo uma teoria cinética do calor, que viria a requer um conceito a mais: se o calor é devido a agitação das moléculas, por que então essa agitação não perdia sua intensidade gradualmente? As idéias de Joule necessitavam que se acreditasse que as colisões entre as moléculas seriam perfeitamente elásticas, mas devemos lembrar que os conceitos de átomos e moléculas ainda não eram completamente aceitos. A teoria de máquinas de calor de Carnot funcionava perfeitamente e era baseada no fato da existência do calórico, e somente depois foi provado por Lorde Kelvin que a matemática de Carnot seria igualmente válida sem se assumir a existência do calórico.

A descoberta da conservação da energia foi uma das chaves para a nova ciência da termodinâmica, Joule e seus contemporâneos não entendiam inicialmente que os processos termodinâmicos deveriam ser irreversíveis. Eles viam a energia no universo como sendo um processo que poderia ser repetido indefinidamente através da reciclagem da mesma energia. Essa idéia, no entanto, só veio a cair com a descoberta da Segunda Lei da Termodinâmica, que diz que a energia percorre um único sentido, e a descoberta da entropia.

Calor latente é a grandeza física relacionada à quantidade de calor que uma unidade de massa de determinada substância deve receber ou ceder para mudar de fase, ou seja, passe do sólido para o líquido, do líquido para o gasoso e vice versa. Durante a mudança de fase a temperatura da substância não varia, mas seu estado de agregação se modifica. O calor latente pode assumir tanto valores positivos quanto negativos. Se for positivo quer dizer que a substância está recebendo calor, se negativo ela está cedendo calor. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade é kJ/kg ( quiloJoule por quilograma). Outra unidade usual é caloria por grama (cal/g). A unidade caloria tende a desaparecer à medida que o SI vá sendo implantado pelos países que o aprovaram.

Para calcular o calor latente de uma subtância, basta dividir a quantidade de calor Q que a substância precisa ganhar ou perder para mudar de fase pela massa m da mesma.

Temos que L é o calor latente em kJ/kg ou cal/g.

• Usaremos:
  • Lf - para calor latente de fusão.
  • Lv - para calor latente de vaporização.
  • Ls - para calor latente de solidificação.
  • Lc - para calor latente de condensação.

Calor específico (c)

Ao contrário da capacidade térmica, o calor específico não é característica do corpo, mas sim característica da substância. Corresponde à quantidade de calor recebida ou cedida por 1 g da substância que leva a uma variação de 14,5°C para 15,5°C na temperatura do corpo em questão. É dado pela relação da capacidade térmica do corpo pela sua massa. É representado pela letra c (minúscula) e é medido em cal/g.°C ou cal/g.K:

Onde c é o calor específico, C é a capacidade térmica e m é a massa.

Tipos de calor

• Calor sensível: provoca apenas a variação da temperatura do corpo. A quantidade de calor sensível (Q) que um corpo de massa m recebe é diretamente proporcional ao seu aumento de temperatura. Logo, é possível calcular a quantidade de calor sensível usando a seguinte fórmula:

• Calor latente: provoca algum tipo de alteração na estrutura física do corpo. É a quantidade de calor que a substância troca por grama de massa durante a mudança de estado físico. É representado pela letra L. É medido em caloria por grama (cal/g).

Para calcular o calor latente é necessário utilizar a seguinte expressão:

Onde Q é a quantidade de calor recebida ou cedida pelo corpo, m é a massa do corpo e L é o calor latente ou calor de transformação mássico (é a energia necessária fornecer á massa de 1Kg de substância para que mude de estado).

Dilatação Linear

Na dilatação linear (uma dimensão). O comprimento de uma barra aumenta linearmente. As barras dos trilhos ferroviários são feitas com um espaçamento para a dilatação não causar problemas. Não que as barras dos trilhos ferroviárias sejam feitas no calor, mas para evitar que, com a dilatação térmica, o trilho seja retorcido, já no inverno, com as baixas temperaturas, os trilhos se "retraem", fazendo com que o espaçamento entre os trilhos aumente, vale lembrar também que a dilatação não é um fenômeno visível, variando de acordo com o material e a temperatura. Importante saber também que a dilatação linear é apenas teórica, sendo que para que algo exista ele deve ser tridimensional, numa dilatação a matéria ira dilatar em três dimensões, mas como não é possível calcular essa dilatação, adota-se somente o calculo da dilatação linear.

Coeficientes de dilatação linear

Os coeficientes de dilatação linear de algumas substâncias e elementos químicos^{[1] [2]}a seguir indicados aplicam-se à faixa de temperaturas indicada. Quando não indicada presume-se uma temperatura ambiente. Na realidade estes coeficientes variam com a temperatura mas assume-se a sua exatidão na faixa indicada.

Temperatura

Temperatura: éo grau de agitação da molécula
Medida de temperatura: medir temperatura é comparar duas temperaturas tomando umacomo padrão
Escala termométrica: uma escala numérica utilizada para calibrar termômetros

Principais escalas termométricas: Celcius, Kelvin e Fanhereint

Fórmulas: c-o/100-0;k-273/100;f-32/212-32;
Celcius: c/5 Kelvin:k-273/5 Farnhereint:f-32/9

Relações:

a) Celcius=Kelvin: c=k-273
b) Kelvin=Fanhereint: 9(k-273)=5(f-32)
c) Celcius=Fanhereint: 9c=5f-160

Onda mecânica é uma perturbação que se propaga em um meio material elástico, ou seja, em uma substância material capaz de propagar a energia da onda através das vibrações das partículas que constituem o meio.

Quando uma onda mecânica se propaga há um transporte de energia cinética e potencial. A velocidade de propagação da onda mecânica depende da inércia e elasticidade do meio.

Exemplos de onda mecânica: o som; uma onda se propagando numa corda; uma onda na superfície de um líquido.

As ondas mecânicas, como indica a sua definição, não se propagam no vazio ou vácuo.

Energia do Sol

Distribuição diária média entre 1991-1993 da energia solar recebida pela Terra ao redor do Mundo. Os círculos pretos representam a área necessária para suprir toda a demanda de energia do planeta Terra.

A Terra recebe 174 petawatts (GT) de radiação solar (insolação) na zona superior da atmosfera. Dessa radiação, cerca de 30% é reflectida para o espaço, enquanto o restante é absorvido pelas nuvens, mares e massas terrestres. O espectro da luz solar na superfície da Terra é mais difundida em toda a gama visível e infravermelho e uma pequena gama de radiação ultravioleta.