FISICA

TRABAJO ELÉCTRICO Y CALOR
Laboratorio de física, Universidad Técnica Federico Santa María Campus Santiago






Resultados – Absorción de calor

En esta experiencia se obtuvieron los siguientes datos experimentales












Se presenta en el apéndice la tabla 1, con las mediciones de tiempo y temperatura; y la tabla 2 con los valores obtenidos de calor absorbido ytrabajo eléctrico.

A partir de estas se obtuvo el siguiente gráfico:



Gráfico 1: trabajo eléctrico en función del calor absorbido.

Del cual se desprende una constante equivalente a la pendiente de la recta:











Discusión y Análisis

En esta experiencia, se pretende demostrar experimentalmente la relación entre calor y trabajo eléctrico en un cuerpo. En este caso,mediante el uso de un resistor sumergido en una masa de agua presente en un calorímetro.

En un sistema aislado, debido al principio de conservación de la energía, no es posible crear ni destruir energía, solamente transformarla. Así, al aplicar trabajo eléctrico sobre el resistor, la masa de agua aumenta su temperatura debido al calor absorbido. De esta manera, es posible obtener una relaciónentre el trabajo eléctrico y el calor absorbido mediante la primera ley de la termodinámica, de la forma:



En donde:



Además, es posible establecer una relación entre la diferencia de trabajo con respecto al tiempo y la potencia de calentamiento, obteniéndose:



En donde:



Finalmente, es posible expresar el calor absorbido de la forma:





Gracias a los datos medidos:Se procedió a medir durante un periodo de 10 minutos el calentamiento del sistema experimental del resistor sumergido completamente en la masa de agua, tomando mediciones cada 30 segundos. Cabe destacar que el sistema no es perfectamente aislante, por lo que se tomó especial precaución al tomar las mediciones para minimizar los errores. Finalizado este periodo, se procedióa graficar los resultados obtenidos de las tablas 1 y 2 presentes en el apéndice, obteniéndose el gráfico 1, del cual se obtiene un fórmula experimental equivalente a:



Y con un coeficiente de correlación igual a:



Al ver la fórmula presente en el gráfico, podemos observar que la pendiente de esta es equivalente a la constante que se esta buscando. La constante teórica esperada esequivalente a 4,187 [J/Cal], por lo que es posible calcular los siguientes errores con respecto a la constante y el coeficiente de correlación de la fórmula.





Diversas son las causas de estos errores, entre ellas, las más destacables son:



-El sistema no es totalmente aislante, por lo que existe una perdida de energía no menor con respecto al ambiente- Esta es la primordial causa delerror.
-La densidad del agua no es la misma que la del agua pura, por lo que el calor específico usado no es el real.
-Mala calibración del termómetro usado por el programa LoggerPro

Como es posible notar, las fuentes de error son en su mayoría errores sistemáticos, debido a la imposibilidad de aislar térmicamente un sistema de manera perfecta.

Concluyendo, al realizar el análisisdimensional de la constante obtenida, es posible observar que sus unidades son [J/cal], lo que concuerda con lo esperado teóricamente.

Así mismo, al analizar el coeficiente de correlación, es posible ver que es muy exacto, sin embargo, el error porcentual de la constante obtenida es notorio. Esto se debe a un error sistemático que afectó a todas las mediciones del experimento. Posiblemente, esto sedebe a una descalibración del termómetro usado con el sensor LoggerPro. Esto se confirma al ver una nueva constante que no debiese existir en la ecuación del gráfico.

Como conclusiones secundarias, cabe destacar que existe un error no controlado ni medido en la experiencia con respecto a los voltajes medidos en los testers y la fuente de poder. Esta pudo haber sido otra fuente de error que no...