Enunciado
Física - Moysés - Vol. 2 - Ed: 4º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 9
Num dos experimentos originais de Joule (pág. 174), o trabalho era produzido pela queda de uma massa de de uma altura de , repetida vezes. O equivalente em água da massa da água e do calorímetro que a continha era de e a variação de temperatura medida foi de . Que valor para o equivalente mecânico da caloria resulta destes resultados experimentais?
Passo 1
Nos experimentos originais de Joule, a queda de uma massa conhecida fazia uma hélice girar imersa em água isolada termicamente.
Segundo o enunciado, tínhamos uma massa de caindo por uma altura de por vezes. A energia gerada nesse processo é:
A ideia é usar isso para definir uma relação entre o Joule e a caloria.
Passo 2
A caloria é a energia necessária para elevar a temperatura de de água por .
No caso do experimento, tínhamos de água, e a variação de temperatura foi de , então:
E já que toda a energia que esquenta a água vem da energia que calculamos lá em cima:
Simplificando, encontramos o seguinte:
Resposta
Segundo esse experimento, o equivalente mecânico da caloria é .