laboratorio ley de Joule

LABORATORIO #4 LEY DE JOULE

RESUMEN
En el presente informe de laboratorio sobre la Ley de Joule, se analizó este efecto a través de la energía cedida por una resistencia eléctrica en la que circulaba una corriente; esto se realizó por medio de un montaje experimental cuyo desarrollo se explica más adelante. Luego del montaje se construyen gráficos de tanto de Temperatura vs. Tiempo como dePotencia vs Tiempo, que posteriormente se analizan de manera cualitativa y cuantitativa, hallando y comparando las tasas de cambio teóricas y experimentales con sus respectivas incertidumbres y porcentajes de error, de la misma manera se analiza como se ve afectada la temperatura, de acuerdo al tiempo y a la potencia suministrada.
INTRODUCCIÓN
Cuando en un proceso no hay transferencia de calorentre un sistema y su entorno, es decir, que el sistema puede aislarse térmicamente de su alrededor, este proceso es llamado proceso adiabático, en donde no existe flujo de calor sino que el cambio de energía interna es igual al trabajo efectuado sobre el sistema. Para este laboratorio, ya que se utiliza un calorímetro, se puede decir que es un proceso adiabático en dondeun conductor circula electricidad, en la que parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido al choque que sufren los electrones con las moléculas del conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo y esto se debe al trabajo realizado por el sistema o sobre él; este efecto es conocido como EFECTO JOULE; para este laboratorio se tiene como objetivo comprobar el efecto Joule através de la energía cedida por una resistencia eléctrica cuando por ella circula una corriente y además determinar la tasa de cambio de la temperatura del cuando se sumerge una resistencia.




El Efecto Joule se definió como "La cantidad de energía calorífica producida por una corriente eléctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la corriente, del tiempo que éstacircula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente", es decir:
(1)

Donde Q es la energía calorífica producida por la corriente expresada en Julios, I intensidad de la corriente que circula, R la resistencia eléctrica del conductor y t el tiempo.

En procesos térmicos, cuando el calor está asociado a un cambio de temperatura, la cantidad de calor necesariapara elevar la temperatura de una masa de cierto material a un grado centígrado, es lo que se llama calor específico del material y se expresa en la siguiente ecuación:
Q =m*c*ΔT (2)

Donde m, es la masa del material, c el calor especifico, y ΔT es el cambio de temperatura de dicho material, el calor especifico depende de cada material, en este caso, el sistema consiste en un vaso de aluminio yagua, así que es preciso decir que la cantidad de calor es la suma de la cantidad de calor tanto del aluminio como del agua, de la siguiente manera:
Q= maluminio*caluminio*ΔT + magua*cagua*ΔT (3)

Por otra parte, como se conecta un equipo eléctrico a un circuito alimentado por una fuente de fuerza electromotriz, en este caso una fuente de voltaje variable, la energía eléctrica que suministrafluye por el conductor (la resistencia) permitiendo que se transforme en calor o trabajo, y así haya un cambio de temperatura.


La potencia eléctrica se define como la variación de la energía potencia por unidad de tiempo, es decir:
P=ΔU/Δt (4)
Donde P es la potencia eléctrica, ΔU es el cambio de energía y Δt es el tiempo en el que ocurrió esto. La potencia también se puede expresar de lasiguiente manera:
 (5)
Donde I es la corriente y V el voltaje que se le suministra al conductor.


METODOLOGÍA:
Equipo requerido:

Interfaz ScienceWorkshop
Fuente de voltaje variable
Calorímetro
Beaker plástico de 500 mL
Sensor de corriente alta
Balanza
Sensor de voltaje
Cables de conexión eléctrica
Sensor de temperatura (Acero inoxidable)

Para el desarrollo de la...