EFECTO JOULE

EFECTO JOULE

Oscar David Hernández, Carlos Alfonso Serrano, Luis Felipe Caicedo,
Jocsan Delgado Gutiérrez.
Grupo # 07
Facultad de Ciencias, Dep. Física, Universidad del Valle,
Cali, Colombia
16 de octubre de 2013


MARCO TEÓRICO

El efecto joule plantea que toda resistencia eléctrica libera calor cuando una corriente eléctrica circula a través de ella [1], Elnombre es en honor a su descubridor, el físico británico James Prescott Joule. El calor o la energía térmica que se define como la energía que se transfiere entre un sistema y su entorno en virtud de una diferencia de temperatura entre ambos. Una de las unidades más utilizadas es la caloría la cual se define como el calor que se requiere para elevar la temperatura de 1g de agua un gradocentígrado.2 Además este principio establece que la potencia o rapidez con que se disipa la energía eléctrica en forma de calor en el resistor está dada por:



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 está contenida dentro de un
Calorímetro de masa Mcal. Considerando que por el principio deconservación de energía, toda la energía eléctrica se transforma en energía calórica Q:

Ec. 2

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




Ec. 3

En donde cagua y ccal, corresponden al calor especifico del agua y del calorímetro respectivamente, ∆T representa el incremento en la temperatura porencima del valor
Inicial Ti.

El objetivo principal del laboratorio es demostrar la relación entre la energía potencial eléctrica perdida y el calor ganado por un sistema adyacente, además de encontrar el equivalente eléctrico del calor usando el principio de la energía.3












PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El montaje experimental consiste en un calorímetro con resistenciaeléctrica, una fuente de potencial a 3.02 voltios, un termómetro, un cronometro, dos multímetros digitales para mediciones de corriente y voltaje, y una balanza para medir la cantidad de agua a utilizar. Se realiza el montaje de acuerdo a la figura 1.










Fig. 1 Montaje experimental

Se inicia el experimento pesando el calorímetro vacío y luego lleno de agua, la diferencia es lamasa del agua con la cual vamos a trabajar. Se introduce el termómetro en el calorímetro para encontrar el valor inicial de la temperatura del agua y a continuación se cierra el circuito y se empiezan a tomar los tiempos que tarda en aumentar la temperatura del agua un grado centígrado, desde 26°C hasta 35 ºC.

DATOS Y CÁLCULOS

Tabla 1. Datos masa y calores específicos para el agua y elcalorímetro.

Masa del Calorímetro (g)
54,35 ± 0,10
C calorímetro Cal/g °C
0,22
C agua = 1 Cal/g °C
1,00
Temperatura inicial °C
26
Voltaje (V)
1,2 ± 0,1
Corriente (A)
2,87 ± 0,01

Tabla de datos 2.a

Tiempo (s)±0,01
Temperatura °C (±1)
0,00
26
100,36
27
221,74
28
283,16
29
356,78
30
502,60
31
588,85
32
629,84
33
759,96
34
807,04
35

Masa del agua (g)217,49


Tabla de datos 2.b

Tiempo (s)±0,01
Temperatura °C (±1)
0,00
26
255,44
27
388,66
28
505,68
29
618,09
30
730,90
31
820,16
32
874,38
33
944,30
34
979,90
35

Masa del agua (g)
271,94








Tabla de datos 2.c

Tiempo (s)±0,01
Temperatura °C (±1)
0,00
26
106,02
27
172,02
28
223,38
29
280,84
30
314,32
31
362,93
32
426,73
33
491,2634
525,42
35

Masa del agua (g)
116,81

Con los datos anteriores se obtiene la gráfica de la temperatura en función del tiempo:
Valores de las pendientes

(a) m = 0,01093585
(b) m = 0,00915842
(c) m = 0,01780913


Para calcular el valor de Mc, utilizamos:

Ec. 3

(a)
(b)
(c)

Producto entre VI
3.44 V/A= 3.44 W


Cálculo Equivalente mecánico de calor J:...