James Prescott Joule, físico británico, discípulo de Dalton, a quien se le debe la teoría mecánica del calor. Estudia aspectos relativos al magnetismo especialmente los relativos a la imantación del hierro por la acción de corrientes eléctricas, que le llevan a la invención del motor eléctrico. Descubrió el fenómeno de magnetostricción, que aparece en los materiales ferromagnéticos, en los que su longitud depende de su estado de magnetización. Pero su área de investigación más fructífera es la relativa a las distintas formas de energía: con sus experimentos verifica que al fluir una corriente eléctrica a través de un conductor, éste experimenta una un incremento de temperatura; a partir de ahí dedujo que si la fuente de energía eléctrica es una pila química, la energía habría de proceder de la transformación llevada a cabo por las reacciones químicas, que la convertirían en energía eléctrica y de esta se transformaría en calor. Si en el circuito se introduce un nuevo elemento, el motor eléctrico, se origina energía mecánica. Ello le lleva a la enunciación de el principio de conservación de la energía, y aunque hubo otros físicos de renombre que contribuyeron al establecimiento de este principio como Meyer, Thomson y Helmholtz, fue Joule quien le proporcionó una mayor solidez. Analiza la posible relación existente entre estas energías térmica y mecánica; para ello construye un dinamómetro mediante un sistema de poleas sumergidas en agua, las cuales se accionaban por la acción de un peso al descender por una polea.

Físico británico. Fue uno de los más destacados de su tiempo. Descubrió el Efecto Joule o

generación de calor al paso de una corriente eléctrica, y también enunció la Ley de Joule.

En colaboración con William Thomson, en 1852 descubrió el efecto Joule-Thomson.

Sus descubrimientos

Fue uno de los más notables físicos de su época, conocido fundamentalmente por su

investigación en electricidad y termodinámica. Nació el 24 de diciembre de 1818 en

Salford, Gran Bretaña. Proveniente de una acomodada familia fabricante de cerveza, fue el

segundo de cinco hermanos.

Recibió la enseñanza básica (una educación formal en matemáticas, filosofía y química)

en su propio hogar, y tuvo entre sus tutores al famoso químico John Dalton. Sin embargo,

en gran parte fue autodidacta.

Sus primeros trabajos en Física se relacionaron con la electricidad, en especial con los

motores eléctricos. Luego pasó al estudio de los motores a vapor. Fue el fundador

experimental de la teoría mecánica del calor y determinó los equivalentes mecánico y

eléctrico de la caloría.

En 1840 descubrió el Efecto Joule o generación de calor al paso de una corriente eléctrica,

y también enunció la Ley de Joule. Trabajó junto a William Thomson, con quien en 1852

descubrió el efecto Joule-Thomson, que se utiliza en refrigeración y en la industria de

licuefacción de gases.

A lo largo de su vida fue galardonado con varios honores tanto de universidades como de

sociedades científicas de todo el mundo. Sus Escritos científicos (2 volúmenes) se

publicaron en 1885 y en 1887. Entre sus obras también destaca “Sobre la producción de

calor mediante electricidad voltaica” (1840).

Murió el 11 de octubre de 1889, en su tierra natal. En su honor la unidad de energía se

llama Joule.

Físico británico. Fue uno de los más destacados de su tiempo. Descubrió el Efecto Joule o

generación de calor al paso de una corriente eléctrica, y también enunció la Ley de Joule.

En colaboración con William Thomson, en 1852 descubrió el efecto Joule-Thomson.

Sus descubrimientos

Fue uno de los más notables físicos de su época, conocido fundamentalmente por su

investigación en electricidad y termodinámica. Nació el 24 de diciembre de 1818 en

Salford, Gran Bretaña. Proveniente de una acomodada familia fabricante de cerveza, fue el

segundo de cinco hermanos.

Recibió la enseñanza básica (una educación formal en matemáticas, filosofía y química)

en su propio hogar, y tuvo entre sus tutores al famoso químico John Dalton. Sin embargo,

en gran parte fue autodidacta.

Sus primeros trabajos en Física se relacionaron con la electricidad, en especial con los

motores eléctricos. Luego pasó al estudio de los motores a vapor. Fue el fundador

experimental de la teoría mecánica del calor y determinó los equivalentes mecánico y

eléctrico de la caloría.

En 1840 descubrió el Efecto Joule o generación de calor al paso de una corriente eléctrica,

y también enunció la Ley de Joule. Trabajó junto a William Thomson, con quien en 1852

descubrió el efecto Joule-Thomson, que se utiliza en refrigeración y en la industria de

licuefacción de gases.

A lo largo de su vida fue galardonado con varios honores tanto de universidades como de

sociedades científicas de todo el mundo. Sus Escritos científicos (2 volúmenes) se

publicaron en 1885 y en 1887. Entre sus obras también destaca “Sobre la producción de

calor mediante electricidad voltaica” (1840).

Murió el 11 de octubre de 1889, en su tierra natal. En su honor la unidad de energía se

llama Joule.

Joule, James Prescott (1818-1889).

Físico británico, a quien se le debe la teoría mecánica del calor. Nace en Salford (Manchester) el 24 de diciembre de 1818 en el seno de una familia dedicada a la fabricación de cervezas. De carácter tímido y humilde, recibe clases particulares en su propio de hogar de física y matemáticas, siendo su profesor el químico británico John Dalton; compagina estas clases con su actividad profesional, trabaja junto a su padre en la destilería, la cual llega a dirigir. Dalton le alienta hacia la investigación científica y realiza sus primeros experimentos en un laboratorio cercano a la fabrica de cervezas.

Estudia aspectos relativos al magnetismo especialmente los relativos a la imantación del hierro por la acción de corrientes eléctricas, que le llevan a la invención del motor eléctrico.Descubrió el fenómeno de magnetostricción, que aparece en los materiales

ferromagnéticos, en los que su longitud depende de su estado de magnetización.

Pero su área de investigación más fructífera es la relativa a las distintas formas de energía: con sus experimentos verifica que al fluir una corriente eléctrica a través de un conductor, éste experimenta una un incremento de temperatura; a partir de ahí dedujo que si la fuente de energía eléctrica es una pila electroquímica, la energía habría de proceder de la transformación llevada a cabo por las reacciones químicas, que la convertirían en energía eléctrica y de esta se transformaría en calor. Si en el circuito se introduce un nuevo elemento, el motor eléctrico, se origina energía mecánica. Ello le lleva a la enunciación de el principio de conservación de la energía, y aunque hubo otros físicos de renombre que contribuyeronn al establecimiento de este principio como Meyer, Thomson y Helmholtz, fue Joule quien le proporcionó una mayor solidez.

Analiza la posible relación existente entre estas energías térmica y mecánica; para ello construye un dinamómetro mediante un sistema de poleas sumergidas en agua, las cuales seaccionaban por la acción de un peso al descender por una polea.

Con ello pudo calcular el trabajo de caída del peso, y de ahí medir el calentamiento producido en el agua como consecuencia del rozamiento de las paletas. De esta manera, en 1843 Joule obtuvo el valor del equivalente mecánico del calor, que concluyó que era de 0,424 igual a una caloría, lo que permitía la conversión de las unidades mecánicas y térmicas; este es un valor muy similar al considerado actualmente como de 0,427. En estos trabajo Joule se basa en la ley de conservación de la energía descubierta en 1842.

A él se le debe la ley que lleva su nombre y que se enuncia en 1840, como la cantidad de calor generado por el paso de la corriente eléctrica es proporcional a la resistencia de éste yal cuadrado de la intensidad de la corriente que lo recorre.

A pesar de que en 1848, ya había publicado un articulo refrene a la teoría cinética de los gases donde por primera vez se estimaba la velocidad de las moléculas gaseosas, abaldonó su linea de investigación y prefirió convertirse en ayudante de William Thomson (Lord Kelvin), y como fruto de esta colaboración descubren el efecto Joule-Thomson, según él cual es posible enfriar un gas en expansión si se lleva a cabo el trabajo necesario para separar las moléculas del gas. Ello posibilito posteriormente la licuefacción de los gases. Ello lleva a la ley de la energía interna de un gas perfecto, según la cual la energía interna de un gas perfecto es independiente de su volumen y dependiente de la temperatura.

En 1879, define como unidad de energía térmica la cantidad de energía requerida para conseguir que un kilogramo de agua incremente su temperatura de 15,5 a 16,5 C.

Muere en Sale (Londres), el 11 de octubre de 1889.

La unidad de la energía en el sistema internacional recibe el nombre de julio en su honor.

Experimento sobre electricidad: El efecto Jouleoct 16

¿Os ha pasado alguna vez que, después de cargar o tener encendido un aparato eléctrico, lo habéis notado caliente? ¿Qué está pasando por el cable y el aparato? Electricidad, pero… ¿Por qué está caliente?En este artículo proponemos un experimento sobre este fenómeno, tan importante en el transporte de la electricidad: el Efecto Joule, que se podría definir como “la energía calorífica producida por una corriente eléctrica al pasar por un material conductor” o “la cantidad de energía calorífica producida por una corriente eléctrica que circula por el conductor y la resistencia de éste”.

¿Qué necesitamos para experimentar el efecto Joule?

2 palillos japoneses de madera o plástico.

Poliestileno expandido Poliexpan y cinta aislante.

2 cables de cobre con pinzas de cocodrilo.

Pilas de 1,5V y 4,5V (o varias de 1,5V ).

Hilo de nylon e hilo metálico de diferentes materiales de conductores y/o grosores, por ejemplo:

o Hilo de hierro de una esponja metálica.

o El filamento de wolframio de una bombilla rota.

o Hilos de plomo.

o “Minas” de grafito (de un lápiz).

¿Cómo se experimenta con el efecto Joule?

Atención: La preparación de este experimento no es complicada, pero sí hay que tener cuidado, ya que los materiales que utilizaremos como conductores pueden quemarse al hacer pasar la corriente eléctrica.Antes de empezar, tenemos que preparar un pequeño montaje para simular una torre eléctrica. Así nos será más fácil realizar las diferentes partes del experimento.

Uniremos los dos palillos a un trozo de poliexpan, clavándolos en éste, dejando una separación de unos 10 centímetros. A continuación, uniremos con cinta aislante los cables, por la parte central, de manera que los extremos queden libres.

Experimento 1: los materiales y el efecto Joule

Para este primer experimento, necesitaremos:

Una pila de 1,5V.

Dos hilos de diferentes materiales: uno de cobre y otro de plástico o nylon.

El montaje realizado (nuestra torre eléctrica).

A las pinzas de cocodrilo conectaremos uno de los hilos y los otros extremos del cable a cada borne de la pila. Tenemos que observar qué sucede cuando pasa la corriente por el hilo de plástico o nylon, tocándolo ligeramente con el dedo. Notaremos que está frío.

Ahora sustituiremos el hilo de plástico o nylon por el de cobre, comprobando que éste último está más caliente, utilizando un trozo de poliexpan.

¿Qué sucede y cómo lo explicamos?

Hace más de 100 años, un físico llamado James Prescott Joule descubrió que cuando una corriente eléctrica circulaba por un conductor, se generaba calor en éste, debido al efecto de la resistencia del material al paso de la corriente eléctrica.Dicha resistencia del material se produce porque la intensidad eléctrica, o corriente, es el movimiento de los electrones por un conductor. Estas cargas eléctricas, al tener masa y velocidad, poseen unaenergía cinética, que se libera en forma de calor cuando las cargas chocan contra los átomos del conductor.Con el hilo de cobre (material conductor), el circuito está cerrado y fluye corriente eléctrica, apareciendo así el efecto Joule.

Sin embargo, éste no aparece cuando en el circuito insertamos el hilo de plástico, ya que es un material aislante que no permite la circulación de corriente.

Experimento 2: Factores que intervienen en el efecto Joule

Ahora necesitaremos:

Una pila de 1,5 V y otra de 4,5 V (o tres de 1,5 V conectadas en serie),

Hilos de diferentes tipos y materiales conductores.

Primero, conectaremos a nuestra peculiar torre eléctrica la pila de 1,5V e iremos intercambiando los diferentes hilos de material conductor para identificar cuál de ellos desprende más calor, tocándolos con un trozo de poliexpan.

Posteriormente, reemplazaremos la pila de 1,5V por la de 4,5V, y repetiremos el proceso para comprobar la energía disipada en forma de calor. También podemos fijarnos si el cable cambia de color, si desprende humo… o si no sucede nada.

¿Qué le sucede a un mismo hilo al someterlo a más voltaje? Para una misma pila… ¿Todos los hilos se comportan de igual manera?

¿Por qué sucede y cómo lo explicamos?

El efecto Joule depende de la resistencia que ofrece el conductor al paso de la corriente (resistividad), así como de la cantidad de intensidad que circula por el circuito.

Así, si nuestro generador eléctrico aumenta el voltaje (añadiendo pilas en serie), el calor desprendido en nuestro circuito será mayor.Y, lógicamente, a mayor resistencia opuesta por el material, apreciaremos mayor efecto Joule. Es decir, el hilo de hierro se calienta antes que el de cobre, que es mejor conductor.

Experimento 3: experimentemos con la sección del material

Por último, os proponemos que experimentéis sólo con 2 hilos de un mismo material, pero de diferente sección o grosor.

En el montaje (torre eléctrica), y con la pila de 4,5V, conectaremos primero un hilo de mayor sección y le acercaremos un trozo de poliexpan. Luego lo cambiaremos por el hilo más fino y le acercaremos un trozo de poliexpan.

¿Qué le sucede al poliexpan en ambas situaciones? ¿Qué circuito se calienta más?

¿Por qué sucede y cómo lo explicamos?

Observamos que el cable grueso apenas desprende calor. Sin embargo, el fino se calienta mucho más, llegando a cortar el poliexpan. Este fenómeno es debido a que, al tener menos espacio, las cargas eléctricas impactan más con los átomos del material conductor, desprendiendo más energía calorífica.

El efecto Joule y el transporte de electricidad

De la misma manera que ocurre en nuestro experimento, el efecto Joule está presente siempre que existe carga eléctrica en movimiento. Aunque no siempre es un fenómeno perjudicial (las bombillas incandescentes funcionan bajo este fenómeno, por ejemplo), normalmente es una energía disipada que siempre se busca minimizar, siendo clave dicha reducción en el transporte eléctrico a grandes distancias.Para ello, en los cables conductores se modifican los factores que hemos analizado en este experimento:

Se utilizan buenos conductores eléctricos, como el cobre o el aluminio, en lugar de otros que pueden ofrecer más resistencia eléctrica.

Gracias a los transformadores eléctricos, se reduce la intensidad eléctrica que circula por los cables.

Se transporte en redes trifásicas (más cables).En futuros experimentos descubriremos formas de aprovechar este fenómeno eléctrico, así como otros igualmente importantes.

James Prescott Joule

[1818 - 1889].

James Prescott Joule nació Salford, Inglaterra en 1818. Su padre era un hombre adinerado que se

dedicada a la fabricación de cerveza. Como era muy tímido y tenía algunos problemas de salud

recibió educación en su casa hasta la edad de 15 años, época en la que comenzó a trabajar en la

fábrica de cerveza. Su profesor de física y matemática, fue el famoso químico británico John Dalton,

quien lo alentó a dedicarse a la investigación científica. Sin embargo, debido a la enfermedad de su

padre tuvo que hacerse cargo, junto con su hermano, de la cerveceria de modo que a pesar de sus

deseos no pudo asistir a la universidad. No obstante, Joule estaba firmemente decidido a dedicarse

a la investigación científica de modo que comenzó a realizar sus primeros experimentos en un

laboratorio que el mismo instaló en su casa.

Al comienzo se dedicó a estudiar distintos aspectos del magnetismo bajo la acción de la corriente

eléctrica, logrando inventar el motor eléctrico. Por ese entonces Joule demostró que al fluir una

corriente eléctrica por un conductor, este aumenta su temperatura y encontró una relación entre la

corriente eléctrica que atraviesa una resistencia y el calor disipado.

En 1840 envió un manuscripto a la Royal Society donde se enunciaba esta ley, que se conoce

actualmente como ley de Joule, pero fue recibido sin mucho entusiamo y la Royal Society solo

publicó un breve resumen del mismo. Joule no pertenecía al mundo académico y había una cierta

resistencia a aceptar sus manuscritos. Joule prosiguió pacientemente con sus experimentos

consiguiendo aún un mayor logro en el tema de la energía, ya que a partir de distintos experimentos

demostró la equivalencia entre el calor y la energía mecánica. Joule calculó además la relación

numérica entre ambos, consiguiendo dar un enunciado muy sólido del principio de conservación de

la energía, que sirvio de base para la formulación de la primera ley de la termodinámica. Uno de

estos experimentos consistió en agitar agua o mercurio con una rueda provista de paletas y medir la

energía invertida (trabajo realizado) en este movimiento y el aumento de la temperatura del agua.

Joule encontró que siempre que se consumieran 41.800.000 ergios (la unidad de energía) de

energía

de cualquier tipo se producía un incremento de una Caloría (unidad de medida del calor) en el

líquido, que se medía a partir del incremento de la temperatura del mismo. A esta relación la

denominó "equivalente mecánico del calor". En 1843 publicó estos resultados que significaron el

abandono de la antigua Teoría del Calórico, según la cuál se consideraba al calor como una clase

distinta de energía.

En homenaje a Joule la unidad de energía en el sistema internacional se denomina actualmente 1

Joule o Julio y la relación anterior resulta 4,186 Joules = 1 Caloría. El escrito (paper) con estos

resultados fue enviado esta vez a otra institución, "Asociación Británica para el avance de la

Ciencia" (British Association for the Advancement of Science), pero tampoco se le dio la importancia

que merecía. La relación entre calor, trabajo mecánico y electricidad obtenida por Joule fue ignorada

hasta 1847, año en el cual Willian Thomson (futuro Lord Kelvin)[1] leyó sus manuscritos y dio su aval

a Joule, lo que también harían Michael Faraday y otros importantes hombres de Ciencia.

En 1848 comenzó a trabajar con Lord Kelvin (Willian Thomson) y juntos descubrieron el

llamado efecto Joule - Thomson mediante el cual demostraron que era posible enfriar un gas al

expandirlo sin realizar trabajo externo. Este principio fue la base del desarrollo de los refrigeradores

y aparatos de aire acondicionado actuales. En 1849 con el aval De Faraday, Joule consigue

presentar su manuscrito " Sobre equivalente mecánico del calor" a la Royal Society y ser reconocido

en el mundo científico. De hecho es incorporado como miembro de dicha institución al año siguiente.

El principio de conservación de la energía contenido en el trabajo de Joule dio origen a una nueva

rama de investigación denominada Termodinámica. Sus escritos científicos contenidos en 2

volúmenes fueron publicados en 1885 y 1887 respectivamente, recibiendo numerosos honores.

Efecto JouleEste artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada, como revistas especializadas, monografías, prensa diaria o páginas de Internet fidedignas. Este aviso fue puesto el 11 de junio de 2011.Puedes añadirlas o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión

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Se conoce como efecto Joule al fenómeno irreversible por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor 1  2debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo. El nombre es en honor a su descubridor, el físico británicoJames Prescott Joule.

El movimiento de los electrones en un cable es desordenado, esto provoca continuas colisiones con los núcleos atómicos y como consecuencia una pérdida de energía cinética y un aumento de la temperatura en el propio cable.

Índice

  [ocultar] 

1   Efecto Joule

2   Véase también

3   Enlaces externos

4   Referencias

Efecto Joule[editar]

Este efecto es utilizado para calcular la energía disipada en un conductor atravesado por una corriente eléctrica de la siguiente manera:

La potencia P disipada en un conductor es igual a la diferencia de potencial V a la que está sometido multiplicada por la intensidad de corriente I que lo atraviesa. La energía desarrollada Ees el producto de la potencia P por el tiempo t transcurrido, luego la energía E es el producto de la tensión V por la intensidad I y por el tiempo t.

Si a esta expresión añadimos la Ley de Ohm tendremos:

La energía desarrollada es igual al cuadrado de la intensidad por la resistencia y por el tiempo, o lo que es lo mismo, el cuadrado de la tensión dividido por la resistencia y por el tiempo.

Microscópicamente el efecto Joule se calcula a través de la integral de volumen

del campo eléctrico   por la densidad de corriente  :

La resistencia es el componente que transforma la energía eléctrica en calor, (por ejemplo un hornillo eléctrico, una estufa eléctrica, una plancha etc.).

xperimento del tapón poroso.

El experimento consiste en dejar fluir un gas desde una presión elevada a otra

presión inferior, a través de un tubo que contiene un “estrangulamiento” u

obstáculo que puede ser un tapón poroso, una válvula apenas abierta, un

orificio muy pequeño, etc. Debido al estrangulamiento, la expansión es muy

lenta de tal forma que las presiones a cada lado del obstáculo se mantienen

prácticamente constantes.

Se impide el intercambio de calor entre el gas y el medio exterior mediante un

aislamiento térmico, de modo tal que el proceso se realice en condiciones

adiabáticas.

Supongamos, como observamos en la figura, que el gas fluye por un tubo

horizontal, aislado adiabáticamente, que contiene un obstáculo. A un lado del

obstáculo se mantiene la presión mayor P1, constante mediante una bomba, y

al otro lado una presión menor P2. Esta presión P2 en muchos casos puede ser

la presión del medio exterior, por ejemplo la presión atmosférica.

Las temperaturas a las presiones P1 y P2 son respectivamente T1 y T2.

Aplicando la ecuación del Primer Principio para sistemas abiertos, que ya

vimos en el tema anterior:

Debido a que el gas fluye lentamente ω1 y ω2 son prácticamente nulos, y

ω12/2 y ω22/2 ≅ 0. Como el tubo es horizontal h1 ≅ h2. Además, por estar el

sistema aislado adiabáticamente,

Q = 0. Por último, no hay trabajo de circulación, Wc= 2

En consecuencia resulta que U1 + P1 . v1 = U2 + P2 . v2 y por definición de

entalpía: H1 = H2.

Este resultado nos indica que el valor de la entalpía es el mismo antes y

después del proceso de estrangulamiento. Sin embargo como el proceso es

irreversible, y por consiguiente no se conocen los estados intermedios, no se

puede decir que la transformación se realice a entalpía constante. Es entonces

conveniente aclarar que el proceso de Joule-Thomson no es una

transformación isoentálpica, entendiéndose por transformación isoentálpica el

lugar geométrico de todos los puntos que representan “estados de equilibrio”

de la misma entalpía. No obstante, como la entalpía es una función de estado,

en un proceso de estrangulamiento entre dos estados, se cumple que ΔH = 0 y

si la transformación es elemental, dH = 0.

Coeficiente de Joule-Thomson.

Si hacemos H=f(P,T), como la entalpía es una función de estado, en un

proceso elemental se cumple:

En un proceso de Joule-Thomson: dH=0 por lo tanto:

Haciendo pasaje de términos e indicando con el subíndice H que en el proceso

la entalpía inicial y final es la misma:

La cantidad   , que representa la variación de la temperatura con la

presión en un proceso de Loule-Thomson, se denomina “coeficiente de Joule-

Thomson” y se lo simboliza con la letra μ. Como en la ecuación anterior   

es igual a CP, nos queda finalmente:

   (36)

Como H=U + P.V la expresión puede también tomar la forma:

   (37)

Que nos da una ecuación completamente general, aplicable a cualquier gas.

En el caso particular de un gas ideal, se cumple que:

en consecuencia, como CP ≠ 0 resulta μ =0

Que nos indica que si un gas ideal sufre un estrangulamiento, su temperatura

varía, pues:

Valores y signos del coeficiente de Joule-Thomson

En la ecuación (37) se puede observa que el signo de μ dependerá de los

signos y de los valores que toman las cantidades

   y   

El signo de  es generalmente negativo y su valor aproximadamente

independiente de la presión.

El término  a temperaturas ordinarias, es negativo a presiones bajas

(excepto el hidrógeno y el helio) y positivo a presiones elevadas.

Como a presiones bajas los dos términos son negativos, μ siendo Cp siempre

positivo, el coeficiente de Joule-Thomson, μ será positivo, ecuación (37).

A presiones bajas será entonces positivo el signo de 

Ecuación (36) esto significa que la mayor parte de los gases, (excepto

hidrógeno y helio) experimentan un descenso de temperatura cuando sufren

una expansión a través de un estrangulamiento, a presiones bajas.

A medida que se eleva la presión, el valor de   se mantiene

aproximadamente constante (negativo), pero el valor de   disminuye

en valor absoluto y a cierta presión se hace positivo, y aumenta en valor

absoluto.

Esto significa que a una presión suficientemente elevada, el coeficiente de

Joule-Thomson tomará el valor cero y luego se hará positivo, o sea que se

producirá la inversión del efecto Joule-Thomson y en estas condiciones, como

μ es negativo, la expansión del gas a través del estrangulamiento se producirá

con aumento de temperatura. La temperatura a la cual el coeficiente de Joule-

Thomson cambia de signo, a una presión dada, se denomina temperatura de

inversión. A la temperatura de inversión, el valor de μ debe ser cero.

Aplicación del efecto de Joule-Thomson.

Hemos visto que cuando un gas sufre una expansión a través de un obstáculo

o estrangulamiento, a presiones y temperaturas adecuadas, se produce una

disminución de su temperatura. Como se cumple que cuanto más baja es la

temperatura, el término   es de mayor valor absoluto y negativo el

coeficiente de Joule-Thomson tendrá los valores positivos más altos, a

temperatura bajas.

Como consecuencia de ello, el enfriamiento por efecto de Joule-Thomson será

mas pronunciado a temperaturas bajas y presiones bajas.

Este comportamiento se aplica en la industria para licuar un gas, por ejemplo,

el aire. Para ello primero se enfría el gas ya sea por contacto con otro más frío

o por expansión adiabática, y luego se lo deja expandir a través de un

estrangulamiento. La disminución de presión y el descenso de temperatura

provocado por este efecto, produce la licuación del gas.

BiografiaJames Prescott Joule 

James Joule nació en 1818 en Manchester, Inglaterra.  A través de su extensa investigación, Joule estableció que las diferentes formas de energía - eléctrica, mecánica y caloríca - pueden

cambiar de forma entre ellas y ser intrínsecamente las mismas, él basó la Ley de Conservación de Energía en este descubrimiento. Su padre, un hombre adinerado, era dueño de una cervecería,  y al morir, la heredó a Joule. La riqueza familiar, así como el dinero ganado en la cervecería, permitieron a Joule patrocinar sus propios experimentos. Además de sus contribuciones científicas, Joule también inventó la soldadura eléctrica y la bomba de desplazamiento.   

Durante su niñez, Joule padeció de un desorden espinal que lo obligó a hacer la mayoría de su instrucción escolar en casa. Esta situación también produjo que Joule escogiera los estudios sobre pasatiempos que demandaban actividad física. Aunque Joule empezó a trabajar en la cervecería familiar a los 15 años, él continuó tomando clases privadas. Entre 1834 y 1837, Joule tuvo como profesor a John Dalton, un famoso químico inglés 

Contribuciones a la Física 

Las contribuciones más importantes que Joule hizo a la física fueron el probar que la energía no se crea ni se destruye, el encontrar el equivalente mecánico del calor y el descubrir la Ley de Joule. La idea de la conservación de energía, fue demostrada por Joule en una serie de experimentos. Durante sus primeros años de investigación, Joule demostró que el calor producido en un pequeño electro-imán construído por él mismo, se originaba de la energía eléctrica que se generaba a su vez por la energía mecánica que le daba poder al dínamo. A partir de este experimento, Joule concluyó que el calor producido en el electro-imán era energía que venía directamente del esfuerzo humano que entraba a la máquina. En un esfuerzo por cuantificar el trabajo mecánico, Joule utilizó una rueda de paletas que giraba por medio de pesas que caían, las cuales poseían energía potencial debido a su posición. Al caer, las pesas perdían la energía potencial y proporcionaban energía cinética a la rueda. Cuando la rueda de paletas giraba, revolvía el agua en una tina de cobre.  Joule notó un aumento en la temperatura del agua cada vez que una pesa caía, y al relacionar el aumento con la caída de las pesas, Joule fue capaz de demostrar que la energía mecánica de las pesas que caían era convertida en energía calórica en el agua. Joule demostró que la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura por un grado Fahrenheit de una libra de agua, requería el gasto de energía mecánica representado por la caída de 772 libras a través del espacio de un pie. Joule a través de su investigación mostró que el esfuerzo puede ser convertido a calor con un radio fijo de conversión de uno al otro y viceversa. Su principio "Conservación de Energía" se convirtió en la primera ley de la termodinámica, un campo de la física del que a menudo, se le considera fundador principal. 

En 1840, Joule sometió un escrito llamado "La Producción del Calor por Electricidad Voltaica"a laRoyal Society en Londres, donde descubrió que la cantidad de calor producida por segundo en un alambre o cable que conduce una corriente eléctrica, es igual a la corriente (I) elevada al cuadrado por la resistencia (R) del alambre o cable. El calor producido es la energía eléctrica perdida o desperdiciada (P). (P = I x I x R), esta relación es conocida como la "Ley de Joule". Inicialmente laRoyal Society mostró poco

entusiasmo por el escrito de Joule, y no publicó sus resultados completos. El trabajo de Joule en la relación del calor, la electricidad y el esfuerzo mecánico fue en su mayoría ignorado hasta 1847. En un escrito clave, en 1848, Joule fue la primera persona en calcular la velocidad de una molécula de gas, aproximadamente 1,500 pies por segundo para una molécula de oxígeno a temperatura promedio. Este descubrimiento mostraría  los fundamentos para la futura Teoría Cinética de los Gases. Científicos renombrados como Michael Faraday y George Strokes reconocieron su trabajo, y en 1849, patrocinado por Faraday, Joule leyó su escrito "En el Equivalente Mecánico del Calor" a la Royal Society. Finalmente, en 1850, la Royal Society publicó su trabajo y lo eligió como miembro. Joule también fue presidente de la Asociación Británica en 1872 y en 1887. En 1852, William Thomson (Lord Kelvin) dándose cuenta de la importancia del trabajo de Joule, empezó a trabajar con él. Thomson y Joule trabajaron juntos por ocho años y desarrollaron el "Efecto Joule-Thompson", que explica el efecto refrigerante que se experimenta cuando los gases se expanden sin hacer ningún trabajo externo sobre ellos.  

Joule reconoció la necesidad de unidades estándares de electricidad.  La Asociación Británica para el Avance de la Ciencia, bajo la dirección de Maxwell, emprendió la tarea de crear unidades estándares y en reconocimiento a la contribución de Joule en relación al calor y al movimiento mecánico, nombró la unidad de energía como el "Joule".  Un joule se define como el esfuerzo hecho cuando una fuerza de un newton mueve un objeto a una distancia de 1 metro (3.3 pies) en la dirección de la fuerza.

James Prescott Joule nació el 24 de diciembre de 1818 em Salford, Gran Bretaña. Durante su infancia sufrió una dolorosa enfermedad que aunque logró superar marcó su caracter de por vida. James Joule fue un hombre timido y retraido. Recibió la enseñanza elemental en su propio hogar, teniendo la fortna de contar con el famoso químico John Dalton entre sus tutores. Fue un gran autodidacta. Desde muy joven se intresó por la termodinámica, especialmente por las máquinas a vapor. Con la ayuda de Dalton aprendió los principios del método experimental, desarrollando grandes habilidades como experimentador. 

Sus primeros trabajos serios en el campo de la Física estuvieron relacionados con la electricidad, en especial con los motores electricos, moviendose despues al estudio de los motores a vapor, mucho mas económicos en la epoca. No obstante, supo encontrar la relacion entre electricidad y calor con un experimento clásico en la historia de la Física, fundamento de la Ley de la Conservación de la Energía. 

Mantuvo una fructifera relación científica con William Thomson. Ambos se complementaban extraordinariamente, pues mientras Joule era habil en el laboratorio Thomson era un teórico brillante. El descubrimiento y explicación del efecto Joule-Thomson (gases en expansión), fundamento de la moderna técnica de refrigeración, fue uno de los resultados de esta colaboración. 

Murio el 11 de octubre de 1889, en su tierra natal.