GUIA EFECTO JOULE

TAREA DE PREPARACIÓN

7.

EFECTO JOULE

TAREA DE PREPARACIÓ
Nombre Estudiante:___________________________ Código: ___________ Plan: _____
Fecha: _______________________
Lea cuidadosamente la guía para está práctica, consulte la bibliografía dada al final de la
misma y responda las siguientes preguntas antes de la realización de la practica.
1.

Explique lo más clara y brevemente posible elsignificado de las siguientes cantidades
y/o conceptos:
• Una caída de voltaje de 5V en una resistencia dada.
• Una caloría.
• Calor especifico de una sustancia dada.
• Potencia eléctrica suministrada por una fuente de voltaje a un conductor.
• Potencia eléctrica consumida por una resistencia dada.

2.

Por una resistencia R circula una corriente de 3.25 amperios y la caída de potencial
entre susextremos es de 5.76 voltios. Cuál es el valor de R? Cuál es la potencia que
disipa?

3.

Si la resistencia del problema 2 se coloca en un calorímetro de aluminio (Calor
específico del aluminio = 0.22 cal/gr0C) de masa 60 gr, con 200 gramos de agua a
240C. (Desprecie la capacidad calorífica de la resistencia). ¿Cuál es la temperatura del
sistema 500 segundos más tarde, suponiendo que toda la energíaeléctrica se convierte
en calor en el agua y en el calorímetro?

4.

Suponga que el líquido usado en el calorímetro es otro diferente al agua con un calor
específico de 0.25 cal/gr-°C; ¿Cuál es la temperatura del sistema 500 segundos más
tarde, suponiendo que toda la energía eléctrica se convierte en calor en el agua y en el
calorímetro?

5.

Identifique cada una de las magnitudes físicas que Usted vaa medir en este
experimento. Cuáles son las magnitudes físicas descritas en la ecuación que describe el
fenómeno físico.

UNIVALLE

73

13/02/2009

GUIA DE PRÁCTICAS DE ELECTROMAG ETIMO

7.
1.
•
•

EFECTO JOULE

OBJETIVO
Encontrar la relación entre la Energía potencial eléctrica perdida en un elemento
resistivo y el Calor ganado por el sistema calorímetro más agua.
Determinar el equivalenteeléctrico del calor usando el principio de conservación de la
energía.

2.

MODELO TEÓRICO
Toda resistencia 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 sedisipa 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:

W= ∫ Pdt=VI ( t f − ti )

(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 estacontenida 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:

W=VI ( t f − ti ) ∝ Q

(2)

De otro lado tenemos que el valor ganado por el sistema, Qsis, agua mas calorímetro,
puede determinarse mediante la expresión :

Qsist = Qagua + Qcal
Qsist = ( M agua cagua + M cal ccal )∆T
Endonde cagua y

ccal ,

(3)

corresponden al calor especifico del agua y del calorímetro

respectivamente, ∆T representa el incremento en la temperatura por encima del valor
inicial Ti .

74

7. EFECTO JOULE

Si la energía eléctrica 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 auna caloría, llamado el equivalente mecánico del calor J:

 W   VI ∆t 
J=   = 
 = 4.186 Joules caloría
Mc
T
∆
Q
   ∑


(4)

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

( ∑ Mc ) ∆T = 1J (VI ) ∆t
En una gráfica de temperatura T en función del tiempo t, la pendiente m, en ºC/s,
∆T 1 VI
=
está dada...