Equivalente electrico

OBJETIVOS
Objetivos generales
Determinar la equivalencia entre dos formas de energía: la eléctrica y la calorífica de forma experimental
Objetivos específicos

Estudiar la relación entre el trabajo eléctrico con el calor.
Determinar cuantitativamente la relación entre Joules y calorías.
Estudio experimental de un calorímetro de mezclas.
Demostrar la equivalencia entre la energíaentregada a un sistema y el calor en que se convierte.
Complementar nuestros conocimientos teórios de la materia de Fisica II, adquiridos en aulas, llevando a la práctica inmediata.

INTRODUCCIÓN

El principio de conservación de la energía nos dice que si una cantidad dada de Energía de algún tipo se transforma completamente en calor, la variación de la energía Térmica resultante debe serequivalente a la cantidad de energía entregada. En este experimento buscamos demostrar 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.

FUNDAMENTO TEÓRICO
El calor es una forma de energía, entonces cualquier unidad de energía es unidad de calor, por ejemplo el calor puede expresarse en joules (unidad de energía mecánica) aunque algunas veces se prefiere en calorías, kilocalorías, BTU (unidad de energía calorífica). De lo que se trata en esta práctica, es de determinar cuántos joules equivale una caloría o viceversa.En el siglo XVIII el físico ingles James Prescott Joule determino que una caloría equivale a 4.186 joules, es decir:
1cal=4.186J
La manera de determinar este equivalente es realizar experimentos en los cuales una cierta cantidad de medida de energía mecánica se convierte completamente en una cantidad medida de energía calorífica.
Para este fin, joule empleo un aparato en el cual unas pesasque caían una cierta altura hacían girar un conjunto de aspas en un recipiente con agua. La perdida de energía mecánica se calcula conociendo los pesos y las alturas de caída, en tanto que la ganancia de energía calorífica se determina midiendo la elevación de temperatura del agua.
En calorimetría moderna, la cantidad de calor se mide en función de la energía eléctrica suministrada a un baño deagua mediante una resistencia atreves de la cual circula una cierta intensidad de corriente, para evitar pérdidas de calor al medio ambiente, el conjunto debe aislarse térmicamente, constituyéndose entonces en un calorímetro.
Si introducimos en cierto recipiente con agua una cierta temperatura, una resistencia eléctrica una lamparita, y aplicamos una diferencia de potencial, V entre sus bordes,observamos una intensidad de corriente I.
La potencia consumida en la resistencia es:
P=I V
La energía eléctrica w generada al cabo de un tiempo t, es:
W=I V t
Esta energía se transforma en calor. La cantidad de calor generado en un tiempo t se invierte en elevar no solo la temperatura del agua sino también de las paredes del recipiente y otros elementos del calorímetro. Otra parte del calor esemitido por radiación al exterior. Si la temperatura inicial es TO y la temperatura final Tf entonces:
Q= (mce+C) (To-Tf)
Donde:
m= masa del agua
Ce= calor especifico del agua
C=capacidad calorífica del calorímetro
To=temperatura Inicial
Tf=temperatura final
No consideramos la emisión de calor por radiación, debido a que esta no es significativa.
El equivalente eléctrico del calor es:J=W/Q
W=J Q
Si realizamos un cambio de variable:
y=W , a=0 b=J, x=Q
La ecuación (4) se transforma en:
Y=a+bx
Para pares de datos Q y W calculados con las ecuaciones (2) y (3) es posible graficar y ajustar la misma por regresión lineal, la pendiente es el equivalente eléctrico del calor.

El experimento de Joule fue una verdadera proeza de precisión y de...