Experiência de Joule

[vj.esteves4]

Olá, pessoal!
Será que alguém me pode ajudar com uma dúvida que tenho?
Na famosa experiência de Joule, a temperatura da água aumenta apenas devido à transferência de energia sob a forma de trabalho para o sistema, certo? Não existe nenhuma transferência sob a forma de calor para a água, correto?
É que, num exercício, considerava-se um mecanismo, semelhante ao que Joule utilizou, que, por causa da queda de um bloco, causava um aumento da temperatura da água e era-nos perguntado que quantidade de energia era transferida para a água sob a forma de calor (sabendo o aumento de temperatura, a massa de água e a capacidade térmica mássica da água)! Não há aqui um erro?

[manuel.azevedo]

Teóricamente na experiência de Joule toda a energia é transferida pela forma de trabalho mas isso é praticamente impossível pois há sempre uns míseros 0,0000...00001 J que entram ou saem devido ao calor. No exercício devem querer ou a energia transferida por calor (Etotal - Etrabalho) que deve ser muito pequena ou então enganaram-se e querem o trabalho :/

[vj.esteves4]

Pois, acho que deviam querer, de certa forma, o aumento da energia da energia interna da água.

[vj.esteves4]

Só há troca de energia sob a forma de calor se dois corpos a que não estejam em equilíbrio térmico (ou seja, a temperaturas diferentes) estiverem em contacto térmico, certo?

[joaofrme]

O calor não é necessariamente por diferença de temperatura. O que acontece é que a energia é transmitida sempre por trabalho, quer macroscópico quer microscópico. Normalmente não conseguimos medir o trabalho microscópico diretamente e por isso fazemos uma medição estatística, chegando ao calor.

No exercício eles querem a variação de energia interna da água, porque na realidade não há nenhum trabalho macroscópico a atuar na água, não estamos a mexer o recipiente todo e a dar energia ao centro de massa, estamos a agitar a água, que é exatamente o que acontece quando dois corpos a temperaturas diferentes de tocam, o mais quente vai agitar as partículas do mais frio. Por isso estamos na realidade é na fronteira entre o microscópico e o macroscópico, podemos dizer que é trabalho e medi-lo como tal (energia cinética da água antes e depois) ou podemos dizer que é calor e medi-lo como tal (energia interna da água antes e depois). Não é um erro. É simplesmente ligeiramente filosófico.

[vj.esteves4]

Mas quando existe trabalho macroscópico não é obrigatório que o centro de massa se desloque, acho eu.

[joaofrme]

Sim, também pode atuar com rotações, mas isso não é o essencial. Neste exemplo o que para as pás é trabalho macroscópico na água é "microscópico" porque vai resultar numa maior agitação das suas partículas, ou seja, temperatura.