Ccalotimetría

Practica No. 5 “Equivalente eléctrico de calor.”

Grupo: 2IM2

PRÁCTICA 5 “EQUIVALENTE ELÉCTRICO DE CALOR”
1.- OBJETIVOS.
1. Comprender el proceso de transformación de energía eléctrica a energía calorífica que ocurre en cualquier elemento resistivo de un circuito eléctrico.
2. Determinar la relación que existe entre la unidad de energía eléctrica (Joule) y la unidad usual deenergía calorífica (caloría).
Introducción:
La Energía se encuentra en constante transformación, pasando de unas formas a otras. La energía siempre pasa de formas más útiles a formas menos útiles. Por ejemplo, en un volcán la energía interna de las rocas fundidas puede transformarse en energía térmica produciendo gran cantidad de calor; las piedras lanzadas al aire y la lava en movimiento poseenenergía mecánica; se produce la combustión de muchos materiales, liberando energía química; etc.
Si introducimos en un recipiente con agua a cierta temperatura (calorímetro)fig. 1, una resistencia eléctrica y aplicamos una diferencia de potencial V entre sus bornes, observamos el paso de una intensidad de corriente I.
fig. 1
fig. 1
Donde:
W= Trabajo (joule).
q= Unidad de carga eléctrica(Coulomb).
V= Diferencia de potencial o voltaje (Volts).
Donde:
W= Trabajo (joule).
q= Unidad de carga eléctrica (Coulomb).
V= Diferencia de potencial o voltaje (Volts).
El voltaje se define como:
V= Wq
Pero el trabajo es el cambio en la energía potencial, es decir:
V= ∆Uq
Despejando: ∆U=qV
Donde:
∆U = Cambio en energía eléctrica(joule).
t = Unidad de tiempo (Segundo).
P = Potencia eléctrica (Watt).
Donde:
∆U = Cambio en energía eléctrica (joule).
t = Unidad de tiempo (Segundo).
P = Potencia eléctrica (Watt).
La potencia eléctrica es la rapidez con la que la resistencia consume energía.
P= ∆Ut
Por lo tanto:
P= qVt
El cociente q/t es la intensidad de corriente, por lotanto la potencia consumida en la resistencia es:
P=IV
La energía eléctrica ∆U generada al cabo de un tiempo t es:
∆U=VIt

Donde:
∆U = Energía eléctrica consumida (joule).
t = Unidad de tiempo (Segundo).
V =Diferencia de potencial o voltaje (Volts).
R = Resistencia eléctrica (Ohm).

Donde:
∆U = Energía eléctrica consumida (joule).
t = Unidad de tiempo (Segundo).
V =Diferencia depotencial o voltaje (Volts).
R = Resistencia eléctrica (Ohm).

Si la resistencia cumple la ley de Ohm, entonces I = V/R, por lo tanto al sustituir en la ecuación anterior :
∆U= V2Rt

La expresión anterior nos indica que la energía consumida por la resistencia es igual a la potencia por el tiempo, o en pocas palabras es la Rapidez con que se consume energía.

Esta energía se transforma en calor.La cantidad de calor generado en el tiempo t se invierte en elevar no sólo la temperatura del agua sino también la de las paredes del recipiente y otros elementos del calorímetro. Otra parte del calor es emitido por radiación al exterior. Si la temperatura inicial es T1 y la final T2, entonces:
∆Q=mCe T2-T1
Donde m es la masa del sistema, Ce representa el calor específico de la sustancia y ∆Qes el calor liberado. Además al producto mCe se le conoce como CAPACIDAD CALORÍFICA.
Finalmente el equivalente J del calor es:
J= ∆U∆Q

El cual teóricamente es de 4.1 Joule/caloría.
El cual se espera obtener en la práctica o un valor muy cercano.

3.- DESARROLLO EXPERIMENTAL.
a) MATERIAL.

1.- Multímetro. |
2.- Termómetro. |
3.- Variac o fuente de poder de corriente alterna. |
4.-Calorímetro de aluminio. |
5.- Resistencia. |
6.- Probeta de 250 ml. |

b) DISPOSITIVOS EMPLEADOS.

4.- Procedimiento experimental:
Práctica 5. Equivalente eléctrico de calor.
Práctica 5. Equivalente eléctrico de calor.

6.- Conectar el calorímetro a la fuente de poder, tomar la temperatura inicial del mismo y conectarle el voltímetro.

6.- Conectar el calorímetro a la fuente...