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