Efecto Joule

EFECTO JOULE

A. Grijalba, T. Jiménez, W. Domínguez
UNIVERSIDAD DEL VALLE

RESUMEN

En el laboratorio se realizó una práctica para el estudio del efecto Joule que se relaciona con el calentamiento de la resistencia y su medio ambiente por transferencia de energía. Para este fin se midieron las variables temperatura, intensidad de corriente y caída de potencial en función del tiempo en unsistema compuesto por un calorímetro con agua, un circuito eléctrico con una resistencia calefactora, una fuente de poder conectada a un voltímetro y amperímetro, y un sensor de temperatura conectado a un computador. Para una mayor precisión se realizó el procedimiento 5 veces variando la masa de agua contenida en el calorímetro. Con los datos obtenidos durante el proceso entes descrito, serealizó el análisis correspondiente para encontrar el factor de conversión entre las unidades de caloría/g °C y Joule/g °C, el cual nos dio un resultado igual a 3.72822 con un error de ± 0.16896.


INTRODUCCIÓN

En el estudio de la electricidad encontramos aplicaciones cotidianas que muchas veces ignoramos, uno de estos casos son las resistencias. Pero en realidad sabemos como funciona?.Pues este fenómeno se debe a un fenómeno conocido como efecto Joule que se resume como la producción de calor a través de un material conductor cuando sobre este circula una corriente eléctrica. La energía eléctrica se transforma en energía térmica debido a los continuos choques de los electrones móviles contra los iones metálicos del conductor, produciéndose un intercambio de energía cinética,que provoca un aumento de temperatura del conductor.
La calefacción eléctrica, el alumbrado eléctrico por incandescencia, los fusibles y el arco voltaico son algunas de las aplicaciones del efecto Joule.

Con esta práctica se espera encontrar experimentalmente el denominado “equivalente mecánico del calor” aplicando el principio de conservación de la energía. Este equivalente relaciona dosunidades para el calor específico caloría/g °C y Joule/g °C.

Una vez realizada la práctica se analizará el valor experimental obtenido y su error. Al comparar el valor obtenido con el valor establecido en el sistema internacional

DETALLES EXPERIMENTALES

Para la realización de la práctica se cuenta con las siguientes herramientas: calorímetro con resistencia calefactora, voltímetro,amperímetro, una fuente de corriente, reóstato y un sensor de temperatura que almacena los datos en un computador en fracciones de tiempo ajustables. Esperando obtener el valor experimental más cercano posible se repetirá el procedimiento con varias masas de agua.
Empezamos conectando la resistencia al circuito indicado e instalando el termómetro una vez configurado en el computador en el calorímetropara obtener la variación de temperatura. Se vierte en el vaso del calorímetro la masa de agua establecida en este caso las masas fueron: m1. m2. m3. m4. m5. Una vez instalado todo se comienza a medir la temperatura inicial por aproximadamente 20s, después de este tiempo se conecta el circuito a la fuente con una corriente aproximada de 3 amperios, se anota el valor que muestra el amperímetro yel voltímetro, y se empieza la agitación del agua que esta dentro de calorímetro en contacto con la resistencia. Cuando el termómetro muestra un aumento de la temperatura aproximadamente de 11°C con respecto a la inicial se desconecta el circuito, y se suspende la medición de la temperatura. Se realiza el mismo procedimiento con las otras masas de agua.

Análisis de datos y resultadosPrincipio de conservación de la energía:
ΔE = Pt = (magua + cagua + mcalccal) ΔT

P= potencia disipada en la resistencia
V= caída de de potencial
I= corriente
m= masa
t= tiempo
c= calor especifico
B= pendiente


P=VI

t= _mc_ ΔT
P

T= _P_ t
Mc

Y = BX + A

B= _P_
mc

mc= _P_
B


Ensayo 1

Peso vaso= 46.8g. 0.1...