Equivalente electrico del calor

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Practica No. 10
EQUIVALENTE ELECTRICO DEL CALOR

OBJETIVO:
Determinar el equivalente eléctrico del calor.

FUNDAMENTO:
El principio de conservación de la energía nos dice que si una dada cantidad de energía de algún tipo se transforma completamente en calor, la variación de la energía térmica resultante debe ser equivalente a la cantidad de energía entregada. En este experimento buscamosdemostrar la equivalencia entre la energía entregada a un sistema y el calor en que se convierte. Si la energía se mide en Joules y el calor en calorías, nos propondremos también encontrar la equivalencia entre estas unidades. La relación cuantitativa entre Joules y calorías se llama, Je, equivalente eléctrico (o mecánico) del calor.
El agua es calentada sumergiendo en ella un resistor de calefacciónpor el cual circula una corriente.
La energía eléctrica entregada al resistor, hace que éste se caliente y este calor es transferido al agua, produciéndose una subida de la temperatura de la misma, la cual es registrada por el sensor de temperatura. Si no hay pérdidas de energía en los alrededores, toda la energía emitida por el resistor es absorbida por el agua (ley de la conservación de laenergía). La energía, E, disipada por el resistor es:
E = P t
Donde t es el tiempo durante el cual la corriente atraviesa el resistor y P es la potencia eléctrica entregada al resistor, que está dada por:
P = I V
Donde I es la corriente en el resistor y el V es el voltaje aplicado a sus terminales
La energía ganada por el agua y el resto de los componentes del calorímetro (vidrio dela lámpara, termómetro, recipiente, etc.), está dada por:
Q= (m c + M C) ∆T
Donde m es la masa del agua, M es la masa del resto de los componentes que absorben calor, c es el calor específico del agua (1 cal/g°C), C es el calor especifico promedio del resto de los componentes que absorben calor y ∆T es el cambio de la temperatura del agua y del resto de los componentes que absorben calorDefiniendo el equivalente eléctrico del calor J como:
J = E/ Q
O sea J = V i t / (m c + M C) ∆T
Como ∆T = T - To
Al despejar T en funcion de t se obtiene T = (V i / (m c + M C) J) t + To
Dicha relación corresponde a una relación lineal de la forma T = a t + b
En que a = pendiente = = V i / (m c + M C) J
b = termino constante = To
Conocidos m, V, i, c, MC, y la pendiente a del grafico deT en función de t es posible calcular J.

MATERIAL:
*Calorímetro
*Resistencia eléctrica o cautín
*Termómetro digital
*Cronometro
*Agitador magnético
SUSTANCIAS:
*Agua destilada

DESARROLLO EXPERIMENTAL:
1.- Colocar 250 mL de agua destilada a temperatura ambiente dentro del calorímetro y medir la temperatura de la misma (T1).
2.- Introducir una resistencia eléctrica o cautín dentro delcalorímetro con agua destilada.
3.- Hacer pasar corriente eléctrica a través de la resistencia y con agitación constante, medir el tiempo que tarda en aumentar la temperatura del agua destilada en 1° C.
4.- Realizar lo anterior hasta que se completen las mediciones.
5.- Calcular la capacidad calorífica del calorímetro y tenerla en cuenta en los cálculos realizados.

RESULTADOS
Medición | Tiempo(s) | ∆T(°C) | Trabajo eléctrico (cal) | Calor ganado (cal) | Equivalente (J/cal) |
1 | 96.09 | 1 | 2882.70 | 316.58 | 9.10 |
2 | 104.46 | 2 | 3133.80 | 633.16 | 4.94 |
3 | 60.54 | 3 | 1816.20 | 949.74 | 1.91 |
4 | 51.34 | 4 | 1540.20 | 1226.32 | 1.25 |
5 | 45.19 | 5 | 1355.70 | 1582.90 | 0.85 |
6 | 32.75 | 6 | 982.50 | 1899.48 | 0.51 |
7 | 41.63 | 7 | 1248.90 | 2216.06 | 0.56 |
8 | 41.65 | 8 |1249.50 | 2532.64 | 0.49 |
9 | 56.04 | 9 | 1681.20 | 2849.22 | 0.59 |
10 | 35.89 | 10 | 1075.20 | 3165.80 | 0.33 |
11 | 5.93 | 11 | 177.90 | 3482.38 | 0.05 |
12 | 57.98 | 12 | 1739.40 | 3798.96 | 0.45 |
13 | 56.23 | 13 | 1686.90 | 4115.54 | 0.40 |
14 | 54.35 | 14 | 1630.50 | 4432.12 | 0.36 |
15 | 51.41 | 15 | 1542.30 | 4748.70 | 0.32 |
16 | 50.32 | 16 | 1509.60 | 5065.28 | 0.29 |
17 | 43.03...
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