Lab. termodinamica

El equivalente eléctrico de calor

Experimento 1.

1. Mide y registra la temperatura del cuarto (Tr).
2. Pesa la jarra EEH (con la tapa puesta), y registra su masa (Mj).
3. Remueve la tapa de la jarra EEH y llena la jarra hasta la línea indicada con agua fría. NO TE EXCEDAS. El agua deberá de estar aproximadamente 10°C debajo de la temperatura del cuarto, pero la temperaturaexacta no es crítica.
4. Agregue alrededor de 10 gotas de tinta china al agua; suficiente para que el filamento de la lámpara sea apenas visible cuando esta se prenda.
5. Usando cables, conecta tu fuente de poder a las terminales de la jarra EEH. Conecta un voltímetro y un amperímetro como se muestra en la figura, para que puedas medir ambas, la corriente (I) y el voltaje (V) que va hacia lalámpara. NOTA: Para mejores resultados, conecta los plomos directamente a las ataduras del poste de la jarra.
6. Enciende tu fuente de poder y rápidamente ajústala a un voltaje de aprox. 11.5 V., luego apaga la fuente. NO DEJES QUE EL VOLTAJE EXCEDA LOS 13 V.
7. Mete la jarra EEH a uno de los calorímetros.
8. Mete tu termómetro o termistor a través del agujero en la tapa de la jarraEEH. Agita el agua suavemente con el termómetro mientras observas la temperatura. Cuando la temperatura esta por debajo de 6 u 8 grados de la temperatura del cuarto, enciende tu fuente de poder.

|NOTA: Podrías prender la lámpara para ayudar a que el agua alcance esta temperatura inicial. Si lo haces, asegúrate de apagar la |
|lámpara por varios minutos antes de que empieces tus medidas, paraque te asegures que la temperatura del agua es igual a través de |
|toda la jarra. Registra el tiempo inicial (ti) y la temperatura (Ti). |

9. Registra la corriente (I), y voltaje (V). Checa bien tu voltímetro y amperímetro para asegurarte de que estos valores no cambian significativamente. Si estos cambian, usa un valorpromedio para V e I en tus cálculos.
10. Cuando la temperatura esta tanto arriba de la temperatura del cuarto como lo estuvo abajo (Tr-Ti= Temperatura-Tr), apaga la fuente de poder y registra el tiempo (tf). Continua agitando el agua suavemente. Checa el termómetro hasta que la temperatura alcanza un máximo y empieza a caer. Registra esta temperatura pico (Tf).
11. Pesa la jarra EEH con elagua, y registra el valor (Mjw).

Datos.

Tr=
Mj=
Mjw=
V=
I=
ti=
tf=
Ti=
Tf=

Calculos

Para poder determinar el equivalente eléctrico de calor (Jc), es necesario determinar ambas, la energía eléctrica total que fluyo hacia la lámpara (E) y calor total absorbido por el agua (H).

E, la energía eléctrica entregada a la lámpara:

E = Energía eléctrica hacia lalámpara = V I t =

t = tf – ti = tiempo durante el cual se aplico energía a la lámpara =

H, el calor transferido a el agua ( y la jarra EEH):

H = (Mw + Me)( 1 cal/gm °C)(Tf – Ti) =

Mw = Mjw – Mj = Masa de agua calentada =

Me = 23 gramos. Algo del calor producido por la lámpara es absorbido por la jarra EEH. Para resultados correctos, entonces, la capacidad calorífica de lajarra debe tomarse en cuenta (la capacidad calorífica de la jarra EEH es equivalente a aprox. 23 gm. de agua.)

Je el equivalente eléctrico de calor:

Je = E/H =

Preguntas

1. ¿Qué efectos de los siguientes factores son parecidos a tener una exactitud con tu determinación de Je, el equivalente eléctrico de calor?.¿Puedes estimar la magnitud de los efectos?

a. El agua continta no es completamente opaca a la luz visible.
b. Existe una transferencia de energía térmica entre la jarra EEH y la atmósfera del cuarto. (¿Cuál es la ventaja de empezar el experimento a una temperatura mas baja que la del cuarto y terminándolo en una cantidad igual arriba de la temperatura del cuarto?).
2. ¿Cómo se compara Je con J, el equivalente mecánico de calor?,¿Por qué?....