“Experimento de joule equivalente mecánico del calor”

“EXPERIMENTO DE JOULE EQUIVALENTE MECÁNICO DEL CALOR”

Víctor Manuel Cedillos Chávez, Franklin Rafael Álvarez Parada, José Eduardo Parada, José Marlon Cortez Castro.

Cedilloschavez_211286@hotmail.com, edu_chelito@hotmail.com

Universidad de El Salvador
Facultad Multidisciplinaria Oriental
Departamento de Ciencias Naturales y Matemáticas
Sección de Física
Kilometro 144[pic] Carretera alCuco, San Miguel El Salvador. C.A

RESUMEN

En el presente trabajo se trata de verificar el equivalente mecánico de calor, como así mismo conocer la relación de equivalencia de las unidades de energía (joule) y caloría (cal); Sabiendo que es necesario transformar la energía mecánica en calor para elevar la temperatura de un volumen de agua. Por medio de la experiencia simulada se colocarondiferentes masas en un recipiente con agua (según simulación) para ver los cambios de temperatura y así encontrar el calor transferido a la muestra de agua.

PALABRAS CLAVES
Calor, Energía, Temperatura, agua, calor especifico.

Introducción.
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 decalor caloría. Se manifiesta la gran cantidad de energía que se necesita transformar en calor para elevar apreciablemente la temperatura de un volumen pequeño de agua. De la cual se puede concluir la primera ley de la termodinámica que nos dice el calor la cual generaliza un principio de la conservación de la energía que incluye la energía como calor y como trabajo, quiere decir que:

∆U= Q-WDe donde U es igual a la energía potencial ∆U= Mgh siendo M= la masa del bloque, g= la constante gravitatoria, h= la altura del agua; también tenemos Q= es el calor (m= masa del agua, c= calor especifico del agua y ΔT= el cambio de temperatura.
En dicho experimento Joule encontró que la disminución de energía potencial es proporcional al incremento de temperatura del agua. Siendo estaconstante de proporcionalidad el calor específico de agua que es igual a 4.186 J/ (g ºK) o comúnmente utilizado como 1 cal/ (g °C). Por tanto, 4.186 J de energía mecánica aumentan la temperatura de 1g de agua en 1º C. Se define la caloría como 4.186 J sin referencia a la sustancia que se está calentando.
1 cal= 4.186J
La conversión de energía mecánica íntegramente en calor se expresamediante la siguiente ecuación.

Mgh=mc∆T
En el experimento de Joule se determina el equivalente mecánico del calor, es decir, la relación entre la unidad de energía joule (J) y la unidad de calor caloría (cal).
PARTE EXPERIMENTAL
Para comprobar este experimento se tuvo que recurrir a una simulación para tener la experiencia de Joule la cual consistía en elevar la masa y conocer el cambio detemperatura que un recipiente aislado térmicamente que contiene una cierta cantidad de agua, y medirla con un termómetro, y que posee un eje con unas paletas que se ponen en movimiento por la acción de una pesa en la cual se aumentara la masa, tal como se muestra en la figura.

Referencias Bibliográficas
“Fisica Universitaria” Sears, Francis W., Zemansky, Mark W., Young, Hugh D., Freedman, RogerA. Vol.1 Decimo primera edicion

Fig. N° 1 Montaje experimental de la simulación.

Conclusiones.
De esta práctica se concluye que el equivalente mecánico de calor medido en el laboratorio virtual es una manera fácil de explicar el cambio de temperatura que causan una cantidad masa de cualquier material en un liquido y además de poner en práctica el principio de joule el cual dice que elaumento de temperatura es directamente proporcional a la cantidad de trabajo realizado y si suponemos de que Q=W entonces la temperatura aumenta a medida de que el calor de transferencia aumenta.

HOJA DE RESULTADOS

Tabla Nº 1 Resultados de la simulación

|Nº |Masa del bloque |Temperatura final del |Incremento de |
| | |agua...