Efecto joule

EFECTO JOULE
RESUMEN
El objetivo de esta práctica de laboratorio es estudiar el denominado efecto Joule. Para esto, se busca estudiar los procesos de transferencia de energía entre un circuito eléctrico y el medio ambiente. De la misma forma, con los datos obtenidos experimentalmente se busca, mediante cálculos con algunas expresiones matemáticas que relacionan las variables analizadas durantela práctica, determinar el factor de conversión entre la unidad de energía Joule y la unidad de energía denotada como caloría. Para esto, se usó un circuito serie, formado por una resistencia (que estaba en contacto con el agua a través de un vaso calorimétrico), una fuente de voltaje (D.C.), y un reóstato. Se trabajaron dos casos, en los cuales se varió el voltaje suministrado por la fuente y almismo tiempo, se varió la cantidad de agua en el vaso calorimétrico (el de la resistencia). Se tomaron mediciones iniciales de voltaje, corriente y temperatura del agua que estaba en contacto con la resistencia, y se tomaban los nuevos valores cada minuto. Siendo la temperatura la variable principal para analizar, se realizan las gráficas de temperatura en función del tiempo para los dos casostrabajados, al igual que los cálculos necesarios para la obtención del factor de conversión buscado.



3. DISEÑO EXPERIMENTAL
Durante el desarrollo de la práctica se utilizaron los siguientes elementos:
* Fuente de voltaje DC
* Calorímetro con resistencia calefactora
* Reóstato (de 1 a 44Ω)
* Multímetro o tester
* Cables de conexión
* Termómetro
* Balanza
*Vaso marca Phywe
* Cronómetro

El sistema empleado fue el siguiente:

Figura 1. esquema de montaje usado.
El sistema experimental consiste en el calorímetro con agua, más el circuito eléctrico al que pertenece la resistencia calefactora. Este sistema se representa la figura 1. La resistencia variable tiene por objetivo proteger la fuente y el calefactor.
En el experimento se midió, latemperatura con ayuda del termómetro (sensor de temperatura), la intensidad de corriente con el amperímetro conectado en serie y voltaje en la resistencia calefactora, tomando en cuenta el tiempo haciendo uso del cronometro. También se midió la masa del agua y del vaso calorimétrico.
Antes de armar el circuito, lo primero que se realizo fue la medición de la masa del vaso calorimétrico vacio, yposteriormente, se llenaron 200 ml de agua y se añadieron al vaso, tomándose una nueva medición de la masa. Después de esto, con el termómetro, se midió la temperatura inicial (ambiente) del agua. Con esto, se sello el vaso, asegurándose de que la resistencia de la tapa del vaso quedara en contacto pleno con el agua.
Posteriormente se montó el circuito, se encendió la fuente de voltaje, yposterior a ello se varió la resistencia interna del reóstato, para que el voltaje que caía en la resistencia del vaso calorimétrico estuviera entre 5 y 6 Voltios, y la corriente que circulaba por el circuito estuviera entre 2 y 3 Amperios. También se varió la intensidad de la fuente de voltaje, hasta que se fijó en un valor para cumplir las especificaciones anteriores.
Después de esto se apagó alfuente y se dejó reposar el agua para que regresara a la temperatura ambiente, teniendo todo previamente fijado. Posteriormente, se activó el cronómetro al mismo instante en que se encendió la fuente, y se tomaron las mediciones de voltaje y corriente en la resistencia, y temperatura, siendo estos los datos iniciales, posterior a ello, se tomaron estas mismas mediciones cada minuto que pasaba, hastaque se llegó a 30ºC, un valor de temperatura 10ºC superior a la inicial, con lo cual se terminó el procedimiento para el primer caso.
Para el segundo caso se trabajo básicamente de la misma forma, a excepción de que se trabajó con una masa superior de agua (350 ml) y se fijó un voltaje menor en la fuente, con lo cual, resulta obvio el aumento en los tiempos para el incremento de temperatura....