El efecto Joule ocurre cuando la corriente eléctrica que fluye a través de un conductor genera calor debido a las colisiones entre los electrones y los átomos del material. James Joule estudió este efecto en 1841 y descubrió que la energía disipada como calor es proporcional al cuadrado de la corriente multiplicado por la resistencia del conductor. El efecto Joule tiene muchas aplicaciones prácticas como las lámparas incandescentes, las estufas eléctricas y los fusibles eléctricos.

1. Efecto Joule
Se conoce como efecto Joule al fenómeno irreversible por el cual, si en un conductor circula
corriente eléctrica,parte de laenergíacinéticade loselectronesse transformaencalor debidoalos
choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la
temperaturadel mismo.El movimientode loselectronesenuncable esdesordenado;estoprovoca
continuascolisionesconlosnúcleosatómicosycomoconsecuenciaunapérdidade energíacinética
y un aumento de la temperatura en el propio cable.
Historia: El calentamiento resistivo fue estudiado primero por James Prescott Joule en 1841 e,
independientemente,porHeinrichLenzen1842. Joule sumergióuntrozode alambre enuna masa
fijade agua y midióel aumentode temperaturacausadaporel pasode una corriente conocidaque
fluyóa travésdel alambre durante unperíodode 30 minutos.Mediante lavariaciónde lacorriente
y la longituddel alambre dedujoque el calorproducidoera proporcional al cuadrado del corriente
multiplicado por la resistencia eléctrica del alambre.
Cálculo de la energía y potencia disipada
Este efecto es utilizado para calcular la energía disipada en un conductor atravesado por una
corriente eléctrica de la siguiente manera:
La potenciaP disipadaenunconductoresigualaladiferenciade potencial Valaque estásometido
multiplicada por la intensidad de corriente Ique lo atraviesa. La energía desarrollada Ees el
producto de la potencia Ppor el tiempo ttranscurrido, 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:
y también:
La energíadesarrolladaesigual al cuadrado de la intensidadporlaresistencia ypor el tiempo,olo
que es lo mismo, el cuadrado de la tensión dividido por la resistencia y por el tiempo.
Microscópicamente el efectoJoulese calculaatravésde laintegral de volumen del campoeléctrico
𝐸⃗ por la densidad de corriente 𝐽 :
Aplicaciones

2. El efecto Joule se utiliza en incontable número de aparatos y procesos industriales.La parte del
aparato que convierte la energía eléctrica en calor mediante el efecto Joule se llama elemento de
calefacción. Hay muchos usos prácticos del efecto Joule:
 Una lámpara incandescente se ilumina cuando el filamento se calienta por efecto Joule.
 Las estufas eléctricas usualmente trabajan por efecto Joule.
 Los fusibles eléctricos se basan en el hecho de que, si se excede el flujo de corriente, se
generará suficiente calor para fundir el fusible.
 Los cigarrillos electrónicos trabajan generalmente por calentamiento Joule, vaporizando
propilenglicol y glicerina vegetal.
 Los termistoressonresistenciascuyaresistenciacambiacuandocambiala temperatura.Se
utilizanavecesencombinaciónconel calentamientoJoule:si unagrancorriente se envíaa
través del termistor, se eleva la temperatura del dispositivo y por lo tanto sus cambios de
resistencia.
Efecto Joule-Thomson
En física, el efecto de Joule-Thomsonoefecto Joule-Kelvines el proceso en el cual
la temperaturade un sistema disminuye o aumenta al permitir que el sistema se expanda
libremente manteniendo la entalpía constante.
Fue descrito por James Prescott Joule yWilliam Thomson, el primer Barón Kelvin, quienes
establecieron el efecto en 1852 modificando un experimento previo de Joule en el que un gas se
expandía manteniendo constante su energía interna.
Descripción
La relaciónentre temperatura,presiónyvolumende un gasse puededescribirde unaformasencilla
gracias a las leyes de los gases. Cuando el volumen aumenta durante un proceso irreversible, las
leyes de los gases no pueden determinar por sí solas qué ocurre con la temperatura y presión del
gas. En general, cuando un gas se expande adiabáticamente, la temperatura puede aumentar o
disminuir, dependiendo de la presión y temperatura inicial. Para una presión constante (fijada
previamente),un gas tendrá una temperatura de inversión de Joule-Thomson (Kelvin), sobre la
cual al comprimirse el gascausa un aumentode temperatura,y,porotro lado,laexpansióndelgas
causa un enfriamiento. En la mayoría de los gases, a presión atmosférica esta temperatura es
bastante alta, mucho mayor que la temperatura ambiental, y por ello la mayoría de los gases se
enfrían al expandirse. El incremento de temperatura (ΔT) con respecto al incremento de presión
(ΔP) en un proceso de Joule-Thomson es el coeficiente de Joule-Thomson.
Esta expresión se puede encontrar también escrita de la siguiente forma:
El valorde 𝜇 𝐽𝑇 depende delgasespecífico,tantocomolatemperaturaylapresióndelgasantesde
la expansión o compresión. Para gases reales esto será igual a cero en un mismo punto
llamadopunto de inversióny la temperatura de inversión Joule-Thomsones aquella donde el
signo del coeficiente cambia.