Leí sobre el experimento de Joule que prueba la transformación del trabajo mecánico en calor. Pero supongamos que tengo un tazón con un poco de agua, y empiezo a girar una cuchara muy rápido, haciendo así el trabajo: ¡el agua no se calentará más! ¿Qué me estoy perdiendo?
Creo que tal vez el trabajo que puse es simplemente cinético y no se convertirá en calor. Pero entonces, ¿cómo explicas el experimento de Joule?
Bueno, primero tienes la energía en forma de energía cinética del agua que gira. Una vez que dejas que el agua se asiente, SÍ se calienta más.
El único problema es que el agua tiene un calor específico alto (se necesita MUCHA energía para calentar el agua), por lo que no se nota que el agua se calienta ya que la cantidad que se calienta no se nota mucho. Coincidentemente, es esta propiedad del agua la que hace que la Tierra sea un planeta habitable: tenemos temperaturas moderadas en comparación con otros planetas porque nuestros océanos, bahías y lagos pueden absorber o liberar grandes cantidades de calor para moderar las temperaturas atmosféricas.
Si desea un experimento más observable, intente tomar un trozo de metal (¿tal vez un clip para papel?) y dóblelo hacia adelante y hacia atrás muchas veces. Aunque eventualmente se romperá, deberías poder notar que se calienta más
Una de las razones que te hace no creer que no se puede calentar el agua revolviéndola, puede ser que solemos experimentar el efecto contrario. Es decir, normalmente se revuelve un té o una sopa caliente para enfriarlo. ¿Por qué una taza de té caliente o un plato de sopa caliente se enfría cuando uno lo remueve? La razón es que la interfaz líquido/aire donde ocurre el intercambio de calor aumenta al agitar y, por lo tanto, el líquido caliente se enfría más rápido. La otra contribución proviene de la cuchara, que suele ser de metal y absorbe rápidamente el calor del líquido y lo disipa en el aire o en los dedos.
La otra razón que te hace no creer podría ser que nunca has experimentado un vaso de agua caliente debido a la agitación. Hay un par de razones por las que normalmente no experimentamos eso. La más obvia es que el aumento de temperatura que uno puede inducir es demasiado inferior a lo que nuestros sentidos pueden detectar. La otra razón podría ser que si se hace un experimento de este tipo en un vaso ordinario, el calor añadido se disipa tan rápido que nunca se observa el aumento de temperatura.
No sé dónde vives pero ¿nunca te frotaste las manos para calentarlas en un frío día de invierno?
Haz los cálculos y calcula cuánta energía se necesita para elevar la temperatura del agua en 1K. Si tiene un agitador de movimiento rápido, debería poder medir el aumento de temperatura de un líquido en una olla aislada.
Por cierto: las microondas en su horno de microondas giran las moléculas de agua muy rápido y calientan su comida de esta manera.
Si bien no es exactamente lo mismo que su ejemplo usando agua, intente esto.
Ponga unas cuantas bolas de helado en un recipiente (preferiblemente un recipiente de plástico). Si usa un tazón de vidrio, cerámica o metal que estaba a temperatura ambiente, verá que los bordes exteriores del helado comienzan a derretirse con bastante rapidez. El uso de un recipiente de plástico disminuirá significativamente ese efecto.
Ahora, si no hicieras nada más, el helado eventualmente se derretiría solo. Bueno, por supuesto, en realidad no "por sí solo", sino por el aire circundante que está a una temperatura más alta. Pero, eso llevaría un tiempo.
Como "control", antes de comenzar a revolver el helado, ponga aproximadamente la misma cantidad de helado en un recipiente de plástico aparte que no tocará.
Ahora, tome el primer tazón de helado y una cuchara, rompa un poco el helado y luego comience a revolverlo rápidamente. Notarás que se ablandará considerablemente rápidamente y, en un par de minutos, verás que una cantidad significativa del helado se derretirá.
Compáralo con el helado "sin molestias" para ver el efecto.
No lo sé, y estoy seguro de que otros me corregirán si me equivoco, pero supongo que el calor específico de las grasas, azúcares y otros sólidos en el helado es menor que el calor específico del agua. lo que hace que la temperatura del helado aumente más rápido.
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