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Equivalente meccanico della caloria
L'esperimento di Joule stabilì l'equivalenza lavoro-calore su base quantitativa. Joule utilizzò il dispositivo mostrato in Fig.1: una ruota a palette, fatta ruotare grazie al dispositivo in Figura, agitava il fluido contenuto in un recipiente a pareti adiabatiche. A causa di ciò la temperatura del fluido aumentava. Rivediamo le procedure di misura.
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Trasformazione A ® B
Il peso cade percorrendo la quota h (Fig. 1). Esso esercita un lavoro dissipativo L sul sistema, quantificabile in termini dello spostamento h ( L = m g h < 0; Q = 0 ). La temperatura del fluido cresce dal valore iniziale TA al valore finale TB. La sua energia interna cresce.
Trasformazione B
® A
Il fluido viene messo a contatto con un l’acqua ghiacciata
di un calorimetro sino a che la sua temperatura torna al valore iniziale TA.
Una quantità di calore Q scorre dal fluido al calorimetro (Q <
0; L = 0) (Fig. 2). Il fluido ritorna nelle condizioni iniziali (Fig.3).
Fig.
3
Variando la temperatura iniziale, la quota h, il tipo di sistema, modo di riscaldamento,...si trova sempre che: Il rapporto fra il lavoro L espresso in Kg m ed il calore prodotto, espresso in cal, è
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J= 4.1855 J/cal |
In onore a Joule la quantità di energia di 1 Kg m è stata denominata 1 J.
Fig.
2
