Ensayo joule

James Prescott Joule
Nació en Salford, Reino Unido en 1818 en el seno de una familia dedicada a la fabricación de cervezas. En la adolescencia se refugió en los libros y descubrió su interés por la ciencia, recibió clases particulares en su hogar por el propio John Dalton compaginando las clases y el trabajo en la destilería.
Acabó sus estudios en la Universidad de Manchester y su interésgiraba en torno al problema de la conexión entre la energía y el calor pues él pensaba que el calor era una forma de la energía en movimiento.
En 1840, comenzó a hacer mediciones para comprobar que el calor era una forma más de energía y en 1843, obtuvo el valor numérico del equivalente mecánico del calor (0,424) lo que le permitía la conversión de las unidades mecánicas y térmicas.
En 1847,descubre que cualquier cantidad de energía siempre producía la mima cantidad de calor, así descubrió el equivalente mecánico del calor, y el valor de una caloría. Sin embargo, a Joule no le fue fácil anunciar su descubrimiento, porque era un simple cervecero. Pese a ello finalmente consiguió dar una conferencia en Manchester para hacerlo público.
Así quedó establecida que cualquier forma deenergía podía convertirse en una cantidad fija y limitada de calor. Cabe destacar que esta idea se le ocurrió a Mayer en 1842 y a Helmholtz, en 1847 no obstante, aunque los tres lanzaron las mismas ideas, el mérito suele atribuírsele a Joule ya que fue quien le proporcionó una mayor solidez. De este modo se descubrió el primer principio de termodinámica.
Joule también estudió aspectos relativos almagnetismo, descubriendo así el fenómeno de magnetostricción.
En 1848, realizó otro experimento referente a la teoría cinética de los gases. Se convirtió en ayudante de William Thomson y como fruto de esa colaboración se descubrió el efecto Joule-Thomson.
Murió en Sale, Reino Unido en 1889.
Experimentos llevados a cabo:
1. Equivalente mecánico del calor
Los estudios decisivos quecondujeron a establecer la equivalencia entre el trabajo mecánico y el calor fueron realizados en 1840 por James Joule en la Gran Bretaña. Tales estudios estuvieron inspirados en los trabajos que Rumford había llevado a cabo casi cincuenta años antes. En un trabajo intitulado EI equivalente mecánico de calor, que data de 1843 y que fue publicado en 1850.
El experimento de Joule fue una verdadera proeza deprecisión y de ingenio considerando los medios de que se disponían en esa época. El aparato (ver Fig. 1) consistía esencialmente en un eje rotatorio dotado de una serie de paletas, de hecho ocho brazos revolventes, girando entre cuatro conjuntos de paletas estacionarias. El propósito de estas paletas era agitar el líquido que se colocaba en el espacio libre entre ellas. El eje se conectabamediante un sistema de poleas y cuerdas muy finas a un par de masas de peso conocido. El experimento consistía en enrollar la cuerda sujetando las masas sobre las poleas hasta colocarlas a una altura determinada del suelo. Al dejar caer las masas, el eje giraba lo cual a su vez generaba una rotación de los brazos revolventes agitando el líquido contenido en el recipiente.

Figura 1. Aparato empleadopor Joule en la medición del equivalente mecánico del calor. Las masas conocidas m se enrollan por medio de la manivela sobre el cilindro. La cuerda pasa por dos poleas P perfectamente bien engrasadas. La altura de las masas sobre el suelo es conocida, y la temperatura del agua se controla mediante el termómetro.
Este proceso se repetía veinte veces y se medía la temperatura final del líquidoagitado. Las paredes del recipiente que contenía el líquido eran herméticas y estaban fabricadas de una madera muy gruesa adecuadamente tratada para minimizar cualquier pérdida de calor por convección y por radiación. Después de una repetición muy cuidadosa de estos experimentos Joule concluyó lo siguiente:
1) La cantidad de calor producida por la fricción entre cuerpos, sean líquidos o sólidos...