En el experimento de Joule se determina el equivalente mecnico del calor, es decir, la relacin entre la unidad de energa joule (julio) y la unidad de calor calora.Mediante esta experiencia simulada, se pretende poner de manifiesto la gran cantidad de energa que es necesario transformar en calor para elevar apreciablemente la temperatura de un volumen pequeo de agua.Descripcin.Un recipiente aislado trmicamente contiene una cierta cantidad de agua, con un termmetro para medir su temperatura, un eje con unas paletas que se ponen en movimiento por la accin de una pesa, tal como se muestra en la figura.

La versin original del experimento, consta de dos pesas iguales que cuelgan simtricamente del eje.La pesa, que se mueve con velocidad prcticamente constante, pierde energa potencial. Como consecuencia, el agua agitada por las paletas se clienta debido a la friccin.Si el bloque de masaMdesciende una alturah, la energa potencial disminuye enMgh, y sta es la energa que se utiliza para calentar el agua (se desprecian otras prdidas).1 cal=4.186 J

Joule encontr que la disminucin de energa potencial es proporcional al incremento de temperatura del agua. La constante de proporcionalidad (el calor especfico de agua) es igual a 4.186 J/(g C). Por tanto, 4.186 J de energa mecnica aumentan la temperatura de 1g de agua en 1 C. Se define la calora como 4.186 J sin referencia a la sustancia que se est calentando.En la simulacin de la experiencia de Joule, se desprecia el equivalente en agua del calormetro, del termmetro, del eje y de las paletas, la prdida de energa por las paredes aislantes del recipiente del calormetro y otras prdidas debidas al rozamiento en las poleas, etc. SeaMla masa del bloque que cuelga yhsu desplazamiento vertical mla masa de agua del calormetro T0la temperatura inicial del aguayTla temperatura final g=9.8 m/s2la aceleracin de la gravedadLa conversin de energa mecnica ntegramente en calor se expresa mediante lasiguiente ecuacin.Mgh=mc(T-T0)Se despeja el calor especfico del agua que estar expresado en J/(kg K).

Como el calor especifico del agua es por definicinc=1 cal/(g C), obtenemos la equivalencia entre las unidades de calor y de trabajo o energa.