Il mulinello di Joule

Nella prima metà dell’Ottocento, la natura del calore era ancora oggetto di discussione. Molti scienziati lo descrivevano come un fluido invisibile, il “calorico”, che passava dai corpi caldi a quelli freddi. James Prescott Joule contribuì a cambiare questa interpretazione, mostrando che il lavoro meccanico poteva produrre un aumento di temperatura.

Nel suo celebre esperimento, alcuni pesi in caduta mettevano in rotazione delle palette immerse nell’acqua. L’agitazione riscaldava il liquido: confrontando il lavoro compiuto dai pesi con l’aumento di temperatura, Joule determinò l’equivalente meccanico del calore. Oggi esprimiamo questa equivalenza scrivendo 1 cal = 4,184 J.

Una curiosità: Joule lavorava nell’attività di famiglia, una birreria, e svolse una parte importante delle sue ricerche al di fuori dell’ambiente universitario. La sua abilità sperimentale fu decisiva, perché gli aumenti di temperatura da misurare erano molto piccoli e richiedevano strumenti estremamente sensibili.

Il mulinello permette così di osservare un’idea fondamentale: l’energia cambia forma. L’energia potenziale dei pesi diventa energia interna dell’acqua, anticipando uno dei principi centrali della termodinamica.