estudiante pregrado

Equation Chapter 1 Section 1UNIVERSIDAD DEL CAUCA
DEPARTAMENTO DE FISICA



PRACTICA No.6: EFECTO JOULE



PROFESOR: OSCAR BERMUDEZ CASTILLO



INTEGRANTES: DANIEL CAMAYO
DAVID ALBORNOZ
GEISON RANGEL ORTEGA
JHON PALECHOR ORREGO







FECHA DE REALIZACION: 9 DE JUlIO DE 2012
FECHA DE ENTREGA: 16 DEJULIO DE 2012
OBJETIVO
Encontrar la relación entre la energía potencial eléctrica perdida en el elemento resistivo y el calor ganado por el sistema calorímetro más agua.
Determinar el equivalente eléctrico del calor usando el principio de conservación de la energía

SINOPSIS TEORICA
A continuación se expondrá los conceptos necesarios para la realización de esta práctica:
MODELO TEÓRICO
Todaresistencia eléctrica libera calor cuando una corriente eléctrica circula a través de ella. Esta conversión de energía eléctrica en calor es conocida como Efecto Joule. El calor liberado por la resistencia es absorbido por el medio que lo rodea. La ley de Joule establece que la potencia P ó rapidez con que se disipa energía eléctrica en forma de calor en el resistor esta dado por P = dW/dt = VI,siendo V la caída de potencial en la resistencia, I la corriente que circula por ella. La energía eléctrica cedida durante el tiempo t es:
(1)
Suponga, por ejemplo, que una resistencia R está sumergida en cierta cantidad de agua Magua a una temperatura Ti y que el agua a su vez esta contenida dentro de un calorímetro de masa Mcal. Considerando que por el principio de conservación de energía,toda la energía eléctrica se transforma en energía calórica Q:
(2)
De otro lado tenemos que el valor ganado por el sistema, Qsis, agua mas calorímetro,
puede determinarse mediante la expresión :
(3)
En donde Cagua y Ccal corresponden al calor especifico del agua y del calorímetro respectivamente, ΔT representa el incremento en la temperatura por encima del valor inicial Ti.
Si la energíaeléctrica la hemos calculado en joules y la calorífica en calorías, los valores de W y Q no son numéricamente iguales, así que podemos calcular el valor en joules correspondiente a una caloría, llamado el equivalente mecánico del calor J:


(4)

Rescribiendo la ecuación (4), si las magnitudes físicas mesurables son la temperatura del baño de agua y el tiempo se tiene:

En una gráfica detemperatura T en función del tiempo t, la pendiente m, en ºC/s, está dada por:

Así que si la pendiente de la gráfica T vs t se multiplica por el producto VI y se divide por el factor ƩMc , nos dá el inverso de la constante J en Joules/caloría, así:
(5)


Esto nos permite medir experimentalmente esta constante conocida como el equivalente mecánico del calor J. Como no es posible conocer conprecisión todos los sumandos dentro la sumatoria, (todos los términos de masa por capacidad calorífica de todos los materiales que están en contacto con el agua, por ejemplo, el mismo filamento y sus electrodos) entonces, no se puede calcular J con la precisión necesaria. Pero de la expresión para la pendiente m en la ecuación (5) obtenemos:

(6)


Expresión lineal entre las variables 1/m(inverso de pendiente) y masa del agua, Magua..
Tenemos los datos experimentales para el inverso de la pendiente (1/ m) y la masa de agua
( Magua ) respectiva. Graficando estas dos variables, su pendiente es proporcional a la
Capacidad calorífica del agua, multiplicando por factores que son determinados experimentalmente directamente en el laboratorio.


MATERIALES:
1. Fuente de DC.
2.Voltímetro digital.
3. Reóstato
4. Calorímetro con resistencia eléctrica
5. Cables
6. Termómetro
7. Cronometro
8. Amperímetro digital
9. Balanza digital




Figura 1. Materiales.




PROCEDIMIENTO:
1. Una vez realizada la configuración y conexión de la interfaz Science Workshop, los sensores de voltaje, de corriente alta y de temperatura, se procedió con la toma de datos de...