Capitolul 3

Principiul nti al termodinamicii

Termodinamica se bazeaz pe trei legi fundamentale numite principii i descoperite pe cale experimental. Principiul nti i doi se refer la legtura dintre cldur i lucru mecanic. Principiul al II lea a fost fundamentat de ctre Sadi Carnot n anul 1824, iar primul principiu n anul 1842 de ctre Robert Julius von Mayer. De ce aceast inversiune n ordinea enunrii? Motivul ar fi c noiunea de energie intern pare mai uor de neles dect noiunea de entropie introdus de principiul al II lea. Principiul al treilea a fost enunat n anul 1906 de ctre Walter Nernst. Termodinamica se studiaz pe baza acestor legi fundamentale fr a lua n considerare proprietile materiei. Principiul nti al termodinamicii nu reprezint altceva dect principiul conservrii energiei aplicat la fenomene care implic producerea sau absorbia de cldur (Max Planck). Utilizarea primului principiu n termodinamic a condus la introducerea unor noiuni noi care nu apar n alte domenii: energie intern, entalpia i cldura ca form de manifestare a energiei interne.

Energia intern. Cldura. Lucrul mecanic. Energia intern. Definirea energiei printr-un enun este cu siguran o ncercare dificil pentru oricine, mai ales atunci cnd trebuie s te afli n faa studenilor. Cea mai simpl ncercare este aceasta: Energia reprezint capacitatea unui sistem fizic de a efectua lucru mecanic sau de a schimba cldur cnd acesta i modific starea. Energia reprezint mai mult dect aceast definiie. Pentru studiul prezentat n aceast lucrare considerm c energia este perceput ca lucru mecanic i cldur. n termodinamic se utilizeaz energie intern noiune propus de Clausius i Rankine, care au ales pentru simbolizare litera U. Noiunea de energie a fost introdus de ctre William Thomson n anul 1852. Energia intern este compus din energia micrilor de rotaie i de translaie ale moleculelor din care este format corpul, din energia oscilaiilor intramoleculare, din energia potenial a forelor de coeziune dintre molecule, din energia intraatomic i din energia intern a nucleelor. Energia intern depinde de temperatura corpurilor sau sistemelor.

Din fizica molecular cunoatem relaia: kTwm23

2

2

=

, care leag energia

de temperatur, n care k este o constant universal, cunoscut sub denumirea de constanta lui Boltzman.

47

Altfel spus, energia intern este o mrime de stare care reprezint nivelul de agitaie molecular a unui corp ntr-o stare termodinamic oarecare. Energia intern se noteaz cu U i se msoar n [J], (Joule). Dac ne referim la un kilogram de substan, se numete energie intern specific se noteaz cu u i se msoar n [J.kg-1]. Se poate scrie: U=mu, energia intern este mrime de stare extensiv, depinde de masa sistemului. Energia nu poate fi creat i nici distrus, ea se transform dintr-o form n alta n cantiti echivalente. Aceast formulare ar trebui contestat pentru c noiunea de energie nu poate fi divizat n alte forme ceea ce numim energie mecanic, cinetic, electric, hidraulic,.... sunt de fapt efectele energiei asupra unui sistem tehnic. Energia intern se definete conform relaiei:

0UUUU potcin ++= [J] (3.1) n care: Ucin este suma energiilor cinetice moleculare corespunztoare micrilor de translaie, rotaie i vibraie; Upot este suma energiilor poteniale datorate forelor de interaciune dintre molecule; U0 energia fundamental a moleculelor i atomilor. Cnd se cerceteaz un sistem termodinamic, energia cinetic datorat deplasrii sistemului n ntregime i energia sa potenial nu fac parte din energia sa intern. n calculele tehnice nu intereseaz valoarea absolut a energiei, imposibil de aflat, ci numai variaia acesteia la trecerea dintr-o stare n alta, U:

U=U2-U1 [J] (3.2) Pentru un sistem termodinamic dat, valoarea energiei fundamentale

U0 la trecerea de la o stare la alta, rmne constant, se poate scrie: U=Ucin +Upot (3.3)

Energia total a sistemului conine i energia extern n raport cu un sistem de referin considerat arbitrar: E=U+Ee=U+Ec+Ep [J] (3.4) n care: U - energia intern Ec - energia cinetic Ep energia potenial. Pentru unitatea de mas: e = u+ec+ep [J.kg-1] (3.5)

Cldura- este o form de manifestare a energiei ntre sisteme sau ntre un sistem i mediul nconjurtor.

Sadi Carnot: Cldura nu este altceva dect for motrice sau, cu alte cuvinte, micare care nu i-a schimbat forma. Oriunde este produs o for motrice, acolo este produs ntotdeauna i cldur ntr-o cantitate, n mod sigur proporional cu cantitatea de for motrice disprut. Invers, oriunde dispare cldur, acolo se produce o for motrice. Tot Sadi Carnot

48

enun pentru prima dat ideea c: fora motrice este o cantitate invariabil n natur, niciodat nu este produs sau distrus.

Cldura schimbat ntre un sistem termodinamic i mediul ambiant ntr-un proces termodinamic simplu, a crui temperatur sufer o variaie infinit mic, se calculeaz cu relaia:

mcdTQ = [J] (3.6) n care, m este masa, n [kg], c capacitatea caloric masic specific, n [J kg-1K-1)] Este funcie de starea sistemului (temperatur i presiune) i de natura acestuia (substanele care-l compun). Teoria cinetico-molecular consider cldura ca energie a agitaiei termice dezordonate a microparticulelor din care este compus corpul. Cldura nu este mrime de stare. Cldura primit sau cedat de sistem ntr-un proces termodinamic n care sistemul trece de la starea 1 la starea 2 i temperatura se modific de la T1 la T2, se obine cu relaia:

= 21

12 mcdTQ (3.7)

sau pentru unitatea de mas:

cdTq = ; (3.8) = 21

12 cdTq

Cldura este o mrime aditiv pentru care s-a stabilit urmtoarea convenie de semne:

-cldura primit de un corp sau un sistem termodinamic n timpul unui proces este pozitiv, temperatura sistemului crete, dT0; -cldura cedat este considerat negativ, dT0. Primirea sau cedarea cldurii caracterizeaz procesul termodinamic ca

o succesiune de stri funcie de drumul parcurs de sistem. Cldura este o mrime de proces sau mrime de parcurs. Q semnific notaia unei mrimi asociate unui proces elementar i nu unei difereniale totale exacte. La trecerea de la starea 1 la starea 2 este greit s se scrie Q1-Q2 i se noteaz cldura schimbat cu Q12.

Capacitatea caloric (cldura specific) este o mrime caracteristic unui sistem termodinamic ntr-un proces. Dac n timpul procesului considerat se schimb cldura Q12, care determin o variaie de temperatur T2-T1, definim capacitatea caloric cu relaia:

12

12

12

limTT

QcTT = (3.9)

Capacitatea caloric depinde de natura sistemului i poate lua valori ntre (- , ) n funcie de procesul efectuat; nu este o mrime constant, ea variaz cu temperatura, iar la gaze i cu presiunea. Pe

49

intervale mici de temperatur se utilizeaz capacitatea caloric medie, independent de temperatur pe intervalul considerat:

( )=2

112

1 dTtcTT

cmed (3.10)

Capacitatea caloric masic este o mrime specific a substanei. Dac ntr-un proces termodinamic capacitatea caloric este c i izolm un volum cu masa dm, capacitatea caloric masic va fi:

mcc

dm= (3.11)

n aceast lucrare, pentru simplificarea notaiilor se va folosi capacitatea caloric specific (raportat la m = 1 kg) pe care o notm cu ,,c cu unitatea de msur[J kg-1K-1)]. Lucrul mecanic un sistem termodinamic n interaciunea cu alte sisteme sau cu mediul ambiant poate schimba energie i sub form de lucru mecanic. n mecanica clasic lucrul mecanic este definit ca produs dintre for i deplasare. dzFdyFdxFdrFL zyx ++== (3.12) n termodinamic intereseaz lucrul mecanic efectuat de un sistem la interciunea cu mediul ambiant prin modificarea limitelor sau frontierei. Considerm un gaz aflat ntr-un cilindru la presiunea p n care se deplaseaz un piston fr frecare i fr pierderi de gaz, fig (3.1).

Fig. 3.1 Sistem termodinamic nchis

Lucrul mecanic elementar efectuat de piston va fi: dxApL = (3.13) n care: p este presiunea din cilindru, n -2N m

A - aria suprafeei pistonului, n 2m dx deplasarea elementar a pistonului, n [ ]m

Produsul reprezint fora care produce deplasarea pistonului. Ap

50

dVdxA = , volumul elementar descris de piston n deplasarea dx, rezult:

dVpL = (3.14) Pentru o transformare cvasistatic ntre strile 1-2 se obine:

= 21

12 pdVL (3.15)

Iar pentru 1 kg de substan

== 21

2

112 pdvm

pdVl (3.1)

Lucrul mecanic definit cu relaiile de mai sus se numete lucru mecanic exterior. Acesta se poate determina i grafic dac transformarea se reprezint n diagrama p-V, numit i diagram mecanic.

Fig. 3.2 Fig. 3.3 Lucrul mecanic Lucrul mecanic n

n diagrama p-V funcie de drumul parcurs Lucrul mecanic exterior este proporional cu suprafaa cuprins ntre transformare i axa absciselor. Dac presiunea i volumul se reprezint la scar, prin planimetrarea acestei suprafee se obine valoarea lucrului mecanic. n fig. 3.3 se observ c lucrul mecanic depinde de drumul parcurs de sistem n timpul transformrii, astfel: cba LLL 121212 (3.17) Ca i cldura, lucrul mecanic este o mrime de parcurs, scrierea L1-L2 fiind greit. Corect se scrie L12. Se consider lucrul mecanic pozitiv, cel

51

efectuat de sistem i negativ cel primit de sistem. La comprimare, lucrul mecanic este negativ, la destindere este pozitiv. ntre cldur i lucrul mecanic exist un raport constant de transformare.

Primul principiu al termodinamicii pentru sisteme nchise S ne imaginm un sistem termodinamic nchis prezentat n fig. 3.4:

Fig.3.4 Sistem termodinamic nchis

Modificrile energetice ale sistemului depind de strile de nceput i

sfrit de proces, n timp ce interaciunile Q12 i L12 depind de aceste stri i de traiectoria urmat de sistem ntre aceste stri.

Se pot imagina urmtoarele situaii: a) Sistem termodinamic nchis, izolat i rigid.

n acest caz energia sistemului se conserv: E1=E2 (3.18)

relaie care reprezint expresia matematic a primului principiu pentru sisteme nchise i izolate.

b) Sistem termodinamic nchis ,izolat adiabatic. Sistemul poate schimba energie prin interaciune sub form de lucru mecanic. Interaciunea prin schimb de lucru mecanic se realizeaz prin modificarea frontierei sistemului sub aciunea forelor care acioneaz asupra acesteia.

E1-L12=E2 (3.19) ecuaia primului principiu pentru sisteme nchise izolate, adiabate.

c) Sistem termodinamic nchis, neizolat care interacioneaz prin schimb de lucru mecanic i cldur.

E1-L12+Q12=E2 (3.20) n aceast ecuaie am considerat c lucrul mecanic L12 i cldura

Q12 sunt primite de sistem n transformarea de la starea 1 la starea 2. Energia sistemului n cele dou stri considerate este compus din

energia intern, energia cinetic i energia potenial.

121

11 2mgzwmUE ++= (3.21)

52

222

22 2mgzwmUE ++= (3.22)

nlocuind, se obine:

( 1221

22

121212 2zzmgwwmUULQ ++= ) (3.23)

n care: w1, w2 sunt vitezele sistemului n cele dou stri fa de sistemul de referin; z1, z2 cotele geodezice raportate la acelai sistem de referin.

Pentru unitatea de mas se obine:

( 1221

22

121212 2zzgwwuulq ++= ) (3.24)

Aceste ultime relaii reprezint expresiile matematice de definiie ale primului principiu al termodinamicii.

n sistemele termodinamice tehnice n care vitezele < 40 m.s-1 se poate considera c w1=w2 i z1=z2.

w

Sub form diferenial se obine: gdzwdwdulq ++= pdvl = , rezult: gdzwdwpdvduq +++= (3.25)

Dac se iau n considerare ipotezele pentru sistemele tehnice, se obine: pdvduq += (3.26)

forma diferenial a relaiei matematice a primului principiu pentru sisteme nchise. Enun: Pentru ca o main s produc lucru mecanic ciclic (continuu) trebuie s consume o cantitate echivalent de energie. n cazul n care aceasta nu este primit din exterior se consum din energia intern sau extern a sistemului. O main care ar produce lucru mecanic fr s consume o cantitate echivalent de energie se numete perpetuum mobile de spea I. Primul principiu al termodinamicii infirm posibilitatea existenei unui perpetuum mobile de spea I. Din ecuaia 121212 UULQ = rezult imediat:

- energia fiind mrime de stare, pe ciclu variaia U2-U1=0; - n cazul cnd maina nu primete cldur, Q12=0, se deduce c

L12=0. Concluzia: Este imposibil s se construiasc un perpetuum mobile de spea I.

Primul principiu al termodinamicii pentru sisteme deschise Considerm o main termic sistem termodinamic deschis- care

produce n mod continuu lucru mecanic, fiind strbtut de un agent de lucru purttor de cldur.

53

Procesele se consider staionare- mrimile de stare sunt constante n raport cu timpul.

Fig. 3.5 Sistem termodinamic deschis

Agentul de lucru traverseaz limita sistemului de dou ori, la intrare

i la iesire. Parametrii de stare la intrare sunt presiunea, temperatura i volumul

specific, p1, T1, v1. Masa agentului de lucru este m, iar seciunea de ptrundere este A1 pe distana x1.

La ieirea din sistem parametrii de stare vor fi p2, v2, T2, seciunea de ieire A2 pe distana x2, masa m rmne constant.

La intrare n sistem, lucrul mecanic va fi

1111

11 vpmxApl == (3.27)

Iar la ieire:

2222

221 vpmxApl == (3.28)

Produsul pv reprezint lucrul mecanic necesar crerii, la presiunea constant p, a spaiului necesar pentru masa de agent m care ocup volumul v. Se numete lucru mecanic de dislocare. Diferena dintre lucru mecanic de dislocare de la ieire i intrare se numete lucru mecanic de transvazare: 1122 vpvpld = (3.29) Este mrime de stare, ( )= 2

1

pvdld

54

fiind independent de drumul parcurs de agentul de lucru n maina termic, depinde numai de starea iniial i final. Scriem bilanul energetic pentru sistemul deschis considerat:

2

2

222212121

2

1111 22

gzwvpulqgzwvpu t ++++=++++ (3.30) Am considerat masa m=1kg, iar lt12 lucrul mecanic tehnic, obinut la arborele mainii. Suma u+pv este o mrime de stare numit entalpie: h= u+pv H=U+pV

Mollier a intuit primul importana tehnic a acestei sume de mrimi de stare u+pv, numind-o coninut de cldur sau cldur total. Termenul de entalpie a fost creat de Kamerlingh-Onnes (Universitatea din Leiden). Entalpia este o mrime de stare, admite diferenial total exact. Considerm entalpia ca o funcie de doi parametrii de stare independeni: h=h(p,T); h=h(v,T); i h=h(p,v). Prin difereniere se obine:

p T

h hd h d T d pT p

= + dv

vhdT

Thdh

Tp

+

=

dvvhdp

phdh

pv

+

= (3.31)

Cu aceast nou mrime de stare, h, ecuaia primului principiu al termodinamicii (3.31) devine:

222

2121

21

112 22gzwhlgzwhq t +++=+++ sau

( 1221

22

121212 2zzgwwhhlq t ++= ) (3.32)

lt12 reprezint lucrul mecanic obinut la arborele mainii-lucrul mecanic tehnic-fig. 3.6, ca diferen dintre lucrul mecanic exterior i cel de transvazare: dt lll = 1212

( ) ( ) === 21

2

1

2

1

2

112 vdpvdppdvpdvpvdpdvlt (3.33)

Adic vdplt =

Sub form diferenial ecuaia devine: gdzwdwdhlq t ++= (3.34)

Avnd n vedere condiiile considerate la sisteme nchise se obine:

55

dhlq t = sau vdpdhq = (3.35)

ecuaie ce reprezint forma diferenial a primului principiu pentru sisteme deschise.

Fig. 3.6 Lucrul mecanic tehnic n diagrama p-v

Oricare ar fi circumstanele, natura alege ntotdeauna calea cea mai dreapt pentru a ajunge la scopurile sale; energia mijloacelor sale este ntotdeauna proporional cu mrimea obstacolelor sau cu a forelor opuse i atest nenvinsa sa tendin ctre echilibru i armonie- (tefan Rmniceanu-Revista Albina Pindului nr. 7-9 1868). Termenul de energie a fost propus de Thomas Young (1773-1829) n anul 1807 iar cel de lucru mecanic de ctre Jean Victor Poncelet(1788-1867) n anul 1825

Ecuaii calorice de stare

Am definit,urmtoarele mrimi de stare: p,v,T,u,h. ntre mrimile de stare p,v,T s-a stabilit relaia ( ), , , 0F V T p m = ,ecuaia termic de stare, care caracterizeaz starea de echilibru. Relaiile stabilite ntre u i h pe de o parte i p,v,T pe de alt parte se numesc ecuaii calorice de stare: u=u(T,v), h=h(T,p). (3.36) Alegerea variabilelor independente este arbitrar. Relaiile fiind ntre mrimi de stare, deci funcii de stare, admit difereniale totale, astfel:

dpphdT

Thdh

dvvudT

Tudu

Tp

Tv

+

=

+

=

(3.37)

56

Aceste ultime relaii se introduc n expresiile primului principiu al termodinamicii pentru sisteme nchise i deschise: q=du+pdv, q=dh-vdp i se obine:

dpvphdT

Thq

dvpvudT

Tuq

Tp

Tv

+

=

+

+

=

(3.38)

relaii ce reprezint dependena principalelor mrimi de stare atunci cnd energia cinetic i potenial se pstreaz constante. n cazul unei transformri izocore:

dTcdTTuq v

v

=

= (3.39)

iar n cazul unei transformri izobare:

dTcdTThq p

p

=

= (3.40)

unde:

v

v

cTu =

este capacitatea caloric masic specific la

volum constant;

pp

cTh =

este capacitatea caloric masic specific la

presiune constant. La gaze cp cv iar la solide i lichide p vc c= .

innd cont de aceste notaii relaiile ce reprezint dependena mrimilor de stare, devin:

vT

uq c dT p dvv

= + +

pT

hq c dT v dpp

= + (3.41)

Unitatea de msur pentru cp i cv n S.I. este [J kg-1K-1)]

57

Aplicaii: 1. O cantitate m=2 kg ap la temperatura t1=200C i presiunea

atmosferic p1=1.01 bar este nclzit la presiune constant pn la vaporizare complet, t2=1000C. S se calculeze : a) variaia energiei interne a fluidului ; b) consumul de energie electric pentru aceast vaporizare dac fierbtorul are un randament =0.92 ; c) timpul pn la vaporizarea complet dac puterea fierbtorului este P=700W. Pentru rezolvare se utilizeaz tabelele termodinamice cu proprietile apei i aburului la presiunea de 1.01 bar. Din aceste tabele se obine :

- pentru ap la 200C : kg3 3 11 1 10v m =

11 83.9h kJ kg=

- pentru vapori la 1000C : kg3 12 1.673v m=

12 2680h kJ kg=

a) Se utilizeaz ecuaia primului principiu al termodinamicii i relaia de definiie a entalpiei : h=u+pv ; u=h-pv. Presiunea este constant : p=p1=p2. Variaia energiei interne va fi : ( )[ ]

( ) ([ ]kJ56.4854J4854456

001.0673.11001.1109.8326802

vvphhmUUU53

121212

==== )

===

b) Ecuaia primului principiu al termodinamicii pentru sisteme deschise este : vdpdhq =

dh. Sistemul evolueaz la p=ct, adic vdp=0. Rezult

, adic q12=h2-h1, sau pentru m=2kg : q =( ) ( ) 312 2 1

3

Q = m h - h = 2 2680 - 83,9 10 =

= 5192,2 10 J = 5192,2kJ

Energia necesar vaporizrii va fi: 1 2Q 5 1 9 2 .2E = = = 1 .5 6 7 6 k W h

3 6 0 0 3 6 0 0 0 .9 2

c) Timpul pn la vaporizare complet se obine din relaia:

ore239.2700.05676.1

pE ===

2. Un cazan de abur produce m=8.325 kg.s-1 abur la presiunea p=32

bar. Este alimentat cu ap la temperatura t1=600C, nclzirea i vaporizarea apei avnd loc la presiune constant. S se calculeze: a) cldura necesar pentru vaporizarea apei;

58

b) puterea efectiv ce se poate obine dac se admite un randament de utilizare a cldurii ntr-o instalaie termic =0.35; c) variaia energiei interne a apei n cazan; d) lucrul mecanic efectuat n timpul procesului de vaporizare.

Din tabelele termodinamice ale apei i aburului la presiunea de 32 bar se obine:

h1=252 kJ.kg-1 - entalpia apei la intrare n cazan; h2=2800 kJ.kg-1 - entalpia aburului saturat uscat la ieirea din cazan.

a) Scriem ecuaia primului principiu al termodinamicii pentru sisteme deschise:

VdpdHQ = ; pentru p=ct, Vdp=0. , de unde cldura necesar pentru vaporizare este: dHQ =

( ) ( )12 2 1 2 1-1

Q = H - H = m h - h = 8.325 2800 - 252 =

= 21212.1kJ s = 21212.1kW

b) Puterea efectiv produs de instalaia termic este: MW424235.7kW235.7424QP 12 ===

c) Variaia energiei interne se obine din ecuaia entalpiei: H=U+pV, de unde U=H-pV ( ) ( )[ ]121212 vvphhmUUU ==

Din tabele obinem 3 31 10v m k1g = ;

3 12 0.06375v m kg=

Se obine: ( ) ( )3 5

-1

U = 8.325 2800 - 252 10 - 3210 0.06375 - 0.001 =

=19540440Js =19540440W =19.540440MW

d) Pentru calculul lucrului mecanic utilizm ecuaia primului principiu de forma:

LdUQ += , dUQL = adic: ( )12 12 2 1 21.2121 19.540440 1.67167L Q U U MW= = =

3. Un rezervor conine bioxid de carbon la o presiune p1=6MPa i o temperatur t1=288 oC. Prin deschiderea unui robinet iese ntr-un timp foarte scurt o anumit cantitate de gaz care duce la scderea presiunii la valoarea p2=5.68 MPa. Considernd c n rezervor gazul se destinde fr schimb de cldur cu mediul exterior, s se determine cu ct a sczut temperatura bioxidului de carbon. Se consider cldura specific medie a dioxidului de carbon 1819.3pc J kg

1K = . Pentru determinarea variaiei de temperatur utilizm ecuaia primului principiu al termodinamicii

care pentru o variaie mic a presiunii poate fi scris: VdpdHQ =

59

0pVHQ == , rezult: pVH = , dar TmcH p= , atunci , de unde: Tmcp p=V

pp cp

mcp

V

T==

Din ecuaia termic de stare

11 mRTVp = adic 11 RTp = de unde 1

1

RTp= .

Introducnd n relaia T se obine

K90.63.8196

32.015.56196.188cppRT

Tp1

1 ==

= Am calculat cu relaia

2COR

2

1 18314.41 188.9644

MCO

RR J

Mkg K = = =

18314.4MR J kmol1K = este constanta universal a gazelor,

M=44kg.kmol-1 este masa molar a dioxidului de carbon. 4. Un agent termic se destinde n cilindrul unei maini termice pe

traseul 1a2 primind cldura kJ100Q12 = i efectund lucrul mecanic . Agentul termic revine n starea iniial 1 prin transformarea

2b1 cednd cldur mediului exterior kJ60L12 =

kJ70Q21 = . S se calculeze lucrul mecanic efectuat pe ciclul 1a2b1.

Se reprezint procesul ntr-o diagram pV.

Se scrie ecuaia primului principiu al termodinamicii pdVdUQ += ,care ntre strile 1 i 2 devine: 121212 LUUQ += . Determinm de aici variaia de energie intern pe transformarea 1a2:

kJ4060100LQUU 121212 === . Energia intern fiind mrime de stare, pe transformarea 2b1 vom avea:

. 1 2 40U U kJ = Lucrul mecanic consumat pe traseul 2b1 va fi:

60

( ) ( )21 21 1 2L = Q - U -U = -70 - -40 = -30kJ . Lucrul mecanic ciclic este dat de relaia:

( )t 12 21L = L + L = 60 + -30 = 30kJ . Cldura total schimbat pe ciclu este

kJ3070100QQQ 2112t ==+= . Concluzie: ntr-un ciclu termodinamic lucrul mecanic ciclic este egal cu

cldura schimbat pe ciclu.

61

James Prescott Joule (n. 24 decembrie 1818 - d. 11 octombrie 1889) a fost un fizician englez autodidact i un fabricant de bere. A devenit celebru datorit unei experiene faimoase menit a determina echivalentul mecanic al caloriei, efectuat n anul 1842. Prin aceast experien, Joule a verificat principiul conservrii i transformrii energiei. A enunat n 1841 legea transformrii energiei n conductoare, conform creia energia disipat sub form de cldur la trecerea curentului electric printr-un conductor este proporional cu rezistena conductorului, cu ptratul intensitii curentului i cu timpul, E =RI2t. Aceast echivalare este cunoscut ca legea lui Joule. Este descoperitorul efectului magnetostrictiv, pe care l-a explicat n anul 1847. James Prescott Joule a adus o contribuie important i n fizica molecular, stabilind c energia intern a unui gaz depinde de temperatur i a calculat viteza moleculelor unui gaz, pentru prima dat n fizic. mpreun cu William Thomson, n 1852, a observat c micorarea temperaturii unui gaz ce se destinde fr a efectua un lucru mecanic, numit efect Joule - Thomson. Ca un semn al importantului su rol din fizic, unitatea de msur a energiei a fost numit n onoarea sa joule.

62