Question

qual a formula de Joule ? de exemplos de exercícios

Answer 1

Um resistor é um dispositivo que transforma a energia elétrica integralmente em calor. Podemos dizer então que o resistor dissipa a energia elétrica que recebe do circuito. Assim, a potência elétrica consumida por um resistor é dissipada. 
Como sabemos, essa potência é dada por: 

P = U.i (I) 

Onde: 
U – é a diferença de potencial (ddp) 
i – é a intensidade de corrente elétrica 
P – é a potência dissipada 

Pela lei de Ohm: 

U = R.i (II) 

Onde R é a resistência elétrica do resistor. 

Substituindo (II) em (I), temos: 

P = (R . I) . i → P = R . i2 

A energia elétrica transformada em energia térmica, ao fim de um intervalo de tempo ∆t, é dada por: 



Essa fórmula traduz a lei de Joule, que pode ser enunciada da seguinte forma: 

“A energia elétrica dissipada em um resistor, num dado intervalo de tempo ∆t, é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade de corrente que o percorre.” 

Sendo , a potência elétrica dissipada pode, também, ser dada por: 



Podemos então concluir que, quando a ddp é constante, a potência elétrica dissipada em um resistor é inversamente proporcional à sua resistência elétrica. 

Exemplo 

Em 0,5 kg de água contida em um recipiente, mergulha-se, durante 7 min, um resistor de resistência elétrica 2 Ω. 
Dados: calor específico da água 1 cal/g ºC e 1 cal = 4,2 J. 
Se o resistor é percorrido por uma corrente elétrica de 5 A, calcule a elevação da temperatura da água, supondo que não haja mudança de estado. 

Solução 
O resistor transforma a energia elétrica integralmente em calor, aquecendo a água. 

Assim, temos: 

Eel = Q 

Sabemos que: 

Eel = P.∆t    e    Q = m . c . ∆T 

Daí: 
P.∆t = m . c . ∆T 
R.i2. ∆t = m . c . ∆T 

Os dados fornecidos pelo problema são: 
R = 2 Ω 
i = 5 A 
∆t = 7min = 420 s 
m = 0,5 kg = 500 g 
c = 1 cal/g ºC = 4,2 J/g ºC 

Substituindo os dados na equação: 

R . i2.∆t = m . c . ∆T 

2 . 52 . 420 = 500 . 4,2 . ∆T 

∆T = 2 . 25 . 420 
          500 . 4,2
∆T = 21000 
          2100 

∆T = 10 ºC 

Portanto, podemos concluir que a temperatura se eleva em 10 ºC.