Guia efecto joule

7.EFECTO JOULE
TAREA DE PREPARACIÓN
Lea cuidadosamente la guía para está práctica, consulte la bibliografía dada al final de la
misma y responda las siguientes preguntas antes de la realización de la practica.
1.

Cuál es la expresión para la potencia disipada por una resistencia R por donde circula
una corriente I?

2.

Por una resistencia R circula una corriente de 3.25 amperios (A)y la caída de potencial
entre sus extremos es de 5.76 voltios (V). ¿Cuál es el valor de R? ¿Cuál es la potencia
(W) que disipa?

3.

Si sumergimos en agua la resistencia de la pregunta 2, Cuánta energía cede ella al agua
en 350 segundos? Exprese su respuesta en Joules (J) y en calorías (Cal).

4.

Dos resistencias de 2 son colocadas en serie y en paralelo a través de una batería de
10V. Cuál es la potencia disipada en cada caso?

5.

Si la resistencia del problema 2 se coloca en un calorímetro de aluminio (Calor
específico del aluminio = 0.22 cal/g 0C) de masa 60 g, con 200 gramos de agua a 240C.
(Desprecie la calor específico de la resistencia). ¿Cuál es la temperatura del sistema
500 segundos más tarde, suponiendo que toda la energía eléctrica se convierte en caloren el agua y en el calorímetro?

Experimentación Física II

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7.EFECTO JOULE
1.OBJETIVOS
Estudiar los procesos de transferencia de energía entre un circuito y el medio
ambiente.
Determinar el factor de conversión entre la unidad de energía del Sistema
Internacional (Joule) y la unidad de energía llamada caloría.
2. Modelo teórico
Cuando una corriente I pasa por una resistencia, setransfiere energía desde las cargas
eléctricas que circulan por la resistencia hacia el medio ambiente. Esta transferencia se
manifiesta como calentamiento de la resistencia y de su medio ambiente, fenómeno que se
denomina Efecto Joule.
La rapidez con que se transfiere al ambiente la energía potencial eléctrica de las cargas que
circulan por el circuito es P = VI (siendo V la caída depotencial a través de la resistencia).
P se denomina "potencia disipada en la resistencia". Por tanto, la energía cedida durante un
tiempo t al ambiente, supuesto que P sea constante, es Pt.
Por otro lado, el cambio de temperatura T que se produce en un sistema de masa m
cuando se le transfiere una cantidad de energía E está dado por T = E/mc, siendo c una
propiedad constitutiva del sistemadenominada "calor específico".
En esta práctica estudiaremos el sistema compuesto por
i) una resistencia por la que pasa una corriente (no se incluyen en el sistema en estudio los
otros elementos del circuito eléctrico, diferentes a la resistencia) y que está sumergida en
agua. Este elemento se denomina "resistencia calefactora".
ii) el agua en el que está sumergida la resistencia calefactora, y queserá calentada por ésta;
iii) el recipiente que contiene el agua, denominado "vaso calorimétrico".
Aplicando el principio de conservación de la energía, bajo ciertas suposiciones, podemos
relacionar T = Tfinal - Tinicial en este sistema, con las siguientes variables y parámetros
constitutivos del sistema:
i) t: Tiempo transcurrido desde el instante para el cual la temperatura del sistema eraTinicial.
ii) V: Caida de potencial a través de la resistencia
iii) I: Intensidad de corriente que circula por la resistencia
iv) magua : masa de agua en el sistema
v) cagua : calor específico del agua

Experimentación Física II

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vi) mcal: masa del vaso calorimétrico
vii) ccal: calor específico del vaso calorimétrico
Las suposiciones que haremos son las siguientes:
i)El sistemaagua + calorímetro + resistencia está térmicamente aislado del resto del
universo. Es decir, no hay transferencia de energía desde o hacia el sistema, diferente a la
que tiene lugar por efecto Joule en la resistencia misma.
ii)El producto mresistencia cresistencia es despreciable con respecto a la suma
magua cagua + mcal ccal
iii)La potencia disipada en la resistencia, VI, es constante....