Equivalente mecanico del calor

INTRODUCCION

El valor promedio del trabajo externo o energía intercambiada entre un sistema y sus alrededores, debido a los intercambios internos de energía que se producen como resultado de colisiones entre las moléculas del sistema y las moléculas de los alrededores se denomina calor. No se debe considerar el calor como una forma nueva de energía o una forma diferente de energía. Calor essólo un nombre dado a una forma especial de trabajo o de intercambio de energía entre las partículas de dos sistemas.
El calor Q se considera positivo cuando corresponde a un trabajo externo neto efectuado sobre el sistema y es negativo si es equivalente a un trabajo externo neto ejercido por el sistema. En el primer caso se dice que el sistema absorbió calor y en el segundo caso, que el sistemaliberó calor.
La caloría se introdujo en un principio como unidad para medir el calor cuando la naturaleza de éste era desconocida. Pero la caloría es simplemente otra unidad que mide trabajo y energía y no calor exclusivamente. Así pues, como calor es energía, se puede medir también en Joules. Encontrar la equivalencia entre Joules y calorías es el propósito de esta práctica; fue determinadaprimero por Joule en una serie de experimentos iniciados en 1843 y con frecuencia se le ha llamado "equivalente Joule". Es usual denominarlo equivalente mecánico del calor y, el valor que se usa es de 1 caloría = 4.1840J.

FUNDAMENTO TEÓRICO

En esta práctica vas a calcular la equivalencia existente entre calor y trabajo, es decir, en el Sistema Internacional de unidades, la equivalencia entreJulios y Calorías (1 J = 4.184 cal).
Es importante que no confundas calor con temperatura. El calor es una energía en tránsito entre dos cuerpos que están a distinta temperatura.
Definición de Caloría: cantidad de energía térmica que se necesita para elevar la temperatura de un gramo de agua un grado Celsius.
Joule demostró que existen diversas formas de energía que, al suministrarlas a un sistemapueden elevar la temperatura de un gramo de agua un grado Celsius. De esta forma pudo calcular el trabajo necesario (en Julios) para realizar esta acción. En esta práctica mediremos el trabajo eléctrico necesario para calentar un gramo de agua y elevar su temperatura un grado Celsius.
Este experimento se realiza en un calorímetro, que es un recipiente de paredes aislantes. En nuestro casoutilizaremos un termo con una resistencia en su interior de modo que, al pasar corriente eléctrica por la resistencia se calentará el líquido que contiene el calorímetro.
Un calorímetro perfecto no cede ni absorbe calor. Sin embargo, no existen calorímetros perfectos por lo que a la hora de trabajar con un calorímetro tienes que conocer el llamado equivalente en agua del calorímetro, que se define comola masa de agua capaz de absorber la misma cantidad de calor que el calorímetro para una misma elevación de temperatura.

Es importante conocer el procedimiento que Julios utilizo par hallar el equivalente mecánico de calor:
En el experimento de Joule se determina el equivalente mecánico del calor, es decir, la relación entre la unidad de energía joule (julio) y la unidad de calor caloría.Mediante esta experiencia simulada, se pretende poner de manifiesto la gran cantidad de energía que es necesario transformar en calor para elevar apreciablemente la temperatura de un volumen pequeño de agua.
 Un recipiente aislado térmicamente contiene una cierta cantidad de agua, con un termómetro para medir su temperatura, un eje con unas paletas que se ponen en movimiento por la acción de unapesa, tal como se muestra en la figura.

La versión original del experimento, consta de dos pesas iguales que cuelgan simétricamente del eje.
La pesa, que se mueve con velocidad prácticamente constante, pierde energía potencial. Como consecuencia, el agua agitada por las paletas se clienta debido a la fricción.
Si el bloque de masa M desciende una altura h, la energía potencial disminuye en...