L’esperimento di Joule: il lavoro diventa calore
Due masse scendono e fanno girare delle palette dentro un recipiente d’acqua isolato. Le palette rimescolano l’acqua e l’attrito la scalda. James Joule misurò che serve sempre la stessa quantità di lavoro per scaldare di un grado un chilo d’acqua: circa 4186 joule.
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Prima di Joule il calore si misurava in calorie ed era considerato una sostanza, il «calorico». Joule mostrò (1845) che il lavoro meccanico si trasforma in calore sempre nello stesso rapporto: il calore è una forma di energia, e si misura in joule.
Qui l’energia potenziale delle due masse, 2 M g h, finisce tutta nell’acqua. Per scaldarla di ΔT serve Q = c m ΔT, con c = 4186 J/(kg·°C). Una caduta sola scalda di poco: Joule doveva ripeterle decine di volte e misurare centesimi di grado.
Una caloria è il calore che scalda un grammo d’acqua di un grado: vale 4,186 joule. Le «calorie» dei cibi sono in realtà chilocalorie.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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