Joule
O joule (símbolo: J, plural "joules") é a unidade tradicionalmente usada para medir energia mecânica (trabalho), também utilizada para medir energia térmica (calor).[1] No Sistema Internacional de Unidades (SI), todo trabalho ou energia são medidos em joules.[2][3]
- <math>\, 1\, \mathrm{J}=1\, \mathrm{kg} \cdot \frac{\mathrm{m}^{2}}{\mathrm{s}^{2}}</math>
Nomenclatura

A unidade recebeu este nome em homenagem ao físico britânico James Prescott Joule,[4] que, em 1849,[1] demonstrou a equivalência entre trabalho e calor, ao medir o aumento da temperatura de uma amostra de água quando uma roda de pás é rotacionada dentro dela.[5]
Equivalências
Um joule compreende a quantidade de energia correspondente a aplicação de uma força de um newton durante um percurso de um metro. Ou seja, é a energia que acelera uma massa de um Kg a um m/s² num espaço de um metro.[1] Essa mesma quantidade poderia ser dita como um newton metro. No entanto, e para se evitar confusões, reservamos o newton metro como unidade de medida de binário (ou torque).
Além disso, o joule é equivalente a um coulomb volt (C·V), ou o trabalho necessário para se mover a carga elétrica de um coulomb através de uma diferença de potencial de um volt. Pode ainda ser definido como o trabalho produzido com a potência de um watt durante um segundo; ou um watt segundo (compare quilowatt-hora), com W·s. Assim, um quilowatt-hora corresponde a 3.600.000 joules ou 3,6 megajoules. Em energia, é definido pela quantidade de energia necessária para produzir uma aceleração de 1 m/s² em uma massa de 1 kg.[2] ou pela energia potencial de uma massa de 1 kg posta a uma altura de 1 m sobre um ponto de referência, num campo gravitacional de 1 m/s². Como a gravidade terrestre é de 9,81 m/s² ao nível do mar, 1 kg a 1 m acima da superfície da Terra, tem uma energia potencial de 9,8 joules relativa a ela. Ao cair, esta energia potencial gradualmente passará de potencial para cinética, considerando-se a conversão completa no instante em que a massa atingir o ponto de referência. Enquanto a energia cinética é relativa a um modelo inercial, no exemplo o ponto de referência, energia potencial é relativa a uma posição, no caso a superfície da Terra.
Outro exemplo do que é um joule seria o trabalho necessário para levantar uma massa de 1/9,8 Kg na altura de um metro, sob a gravidade terrestre, que também se equivale a um watt por um segundo. Um joule, portanto, seria a energia potencial de uma maçã a um metro do chão.[6] Embora apropriada para objetos macroscópicos, não é uma boa unidade para as relações da física atômica.[7]
Um joule é exatamente igual a 107 ergs[8] e a 1 N × m (1 newton-metro) ou 1 W × s (watt-segundo). É aproximadamente igual a 6,2415 ×1018 eV (elétron-volts), 0,2390 cal (calorias), 2,3901 ×10−4 kcal (quilocalorias[nota 1]), 2,7778 ×10−7 quilowatt-hora, 2,7778 ×10−4 watt-hora, 9,8692 ×10−3 litro-atmosfera, 9,4782 ×10−4 BTU. Outras unidades definidas em termos de joule são o watt-hora (3600 J), o quilowatt-hora (3,6 ×106 J ou 3,6 MJ) e a ton TNT (4,184 GJ).
Notas
- ↑ Conhecido popularmente por "Calorias", quando se refere a energia alimentar
Referências
- ↑ 1,0 1,1 1,2 Barrow 1982, pp. 141
- ↑ 2,0 2,1 Dossat 2004
- ↑ Hewitt 2002, pp. 664
- ↑ Dias 2006, pp. 39
- ↑ Hindrich 2003, pp. 81
- ↑ Hindrich 2003, pp. 40
- ↑ Knight 2009, pp. 1196
- ↑ Gardini 1982, pp. 228
Bibliografia
- Barrow, Gordon M. Físico-Química (em português). Rio de Janeiro: Reverté, 1982. ISBN 9788585006051
- Dias, Rubem Alves; Mattos, Cristiano Rodrigues de; Balestieri, José Antônio Perrella. O uso racional da energia (em português). São Paulo: Editora UNESP, 2006. ISBN 9788571396814
- Dossat, Roy J. Princípios de refrigeração (em português). [S.l.]: Hemus, 2004. 884 p. ISBN 9788528901597
- Gardini, Giácomo; Lima, Norberto de Paula. Dicionário de eletrônica inglês/português (em português). 2 ed. [S.l.]: Hemus, 1982. 480 p. ISBN 9788528902143
- Hewitt, Paul G. Física Conceitual (em português). 9 ed. [S.l.]: Bookman, 2002. 685 p. ISBN 9788536300405
- Hindrich, Roger; Kleinbach, Merlin. Energia e Meio Ambiente (em português). São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003. ISBN 9788522103379
- Knight, Randall. Física: Uma Abordagem Estratégica (em português). 2ª ed. [S.l.]: Bookman, 2009. vol. 4. ISBN 9788577805976