Experimentul lui Joule

Experimentul lui Joule a permis fizicianului englez să determine echivalentul mecanic al caloriei .

Dispozitivul experimental al lui Joule

Schiţa experimentului
1. Vas de cupru
2. Palete pe pereții vasului
3. Agitator

Pentru aceasta Joule a realizat un dispozitiv relativ simplu format dintr-un vas de cupru, izolat termic, în care se află apă asupra căreia acționează un agitator, prevăzut cu palete, care efectuează o mișcare de rotație în plan orizontal. Pereți vasului sunt prevăzuti cu alte palete care să frâneze mișcarea apei în timpul rotației agitatorului. Agitatorul este pus în mișcare de o greutate prin intermediul unui cablu trecut peste un scripete. Prin căderea greutății pe o distanță h, lucrul mecanic efectuat de greutate (deci și de agitator) este opus scăderii energiei potențiale $\Delta E_{p}=-Gh.$

Pentru determinarea căldurii degajate în vasul cu apă, se măsoară temperatura acesteia cu ajutorul unui termometru.

Joule a stabilit că există o proporționalitate între lucrul mecanic consumat și căldura degajată:

$L={\mathcal {J}}\cdot Q,$

unde ${\mathcal {J}}$ este echivalentul mecanic al caloriei .

Prin acest experiment, Joule a stabilit că același lucru mecanic produce întotdeauna aceeași căldură. Această echivalență rămâne adevărată chiar dacă lucrul mecanic este produs prin schimb de căldură.