Efisica

Efeito Joule

 

O calor e a eletricidade são duas formas de energia que mantem certas relações que passaremos a estudar.

 

Quando uma corrente elétrica passa por um condutor, o condutor se aquece. Esse fenômeno é chamado efeito Joule. Assim, todo mundo sabe que uma lâmpada se aquece quando funciona. E que os fogões elétricos, os fornos elétricos, etc. utilizam a corrente elétrica para produção de calor.

A quantidade de calor libertada pela passagem da corrente elétrica pode ser calculada pela aplicação do 1o princípio da Termodinâmica, também chamado princípio da equivalência. Seu enunciado é: “quando há transformação da quantidade de energia W na quantidade de calor Q, ou vice-versa, o quociente de W por Q é constante, quaisquer que sejam W e Q ”. Significa que:

(constante)

Resulta: Q = W/J. O inverso de J se representa por A. Então:

J é chamado equivalente mecânico da unidade de quantidade de calor.


Unidades

 

No sistema CGS, W é avaliado em ergs e Q em pequenas calorias (símbolo, cal). Resulta para J o valor ergs/cal e para A o valor cal/erg.

No sistema MKS, W é avaliado em joules e Q em pequenas calorias. Resulta J = 4,18 joule/cal e A = 0,24 cal/joule.

Efeito joule

 

 

Lei de Joule

 

Já vimos que, quando a corrente de intensidade I circula por um condutor de resistência R durante o tempo t, a energia necessária para que essa corrente circule vale:

Essa energia elétrica absorvida pela resistência elétrica é transformada totalmente em calor, isto é, a produção de calor é inerente à passagem da corrente (por isso é que é muito frequente dizermos energia “dissipada” por uma resistência). Em virtude das fórmulas e a quantidade de calor desprendida é dada por uma das expressões:

ou

Qualquer uma dessas quatro expressões é chamada de lei de Joule.

Quando se usa o sistema CGSES deve-se avaliar R, I e V em ues CGS; t em seg; cal/erg; Q em pequenas calorias.

Quando se usa o sistema MKS deve-se avaliar R em W; V em v; I em A; t em seg; A = 0,24 cal/joule; Q em pequenas calorias.


Exemplo

 

Qual a quantidade de calor libertada durante 10 minutos pela passagem de uma corrente de 5 ampères por um condutor de resistência 2 ohms?

 

 

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