Leydejoule

LEY DE JOULE

LEY DE JOULE
LEY DE JOULE:- Trabajo y Calor:- Siempre que una comente de electrones fluye por una
resistencia se produce calor; este calor es originado por las colisiones (choques) de los
electrones libres que se mueven por el conductor contra los átomos relativamente fijos que
constituyen la estructura cristalina del citado conductor. Dichas colisiones aumentan la energía
cinéticaó térmica de los átomos del conductor y por consiguiente su temperatura se eleva;
mientras más corriente fluya  mayor será el aumento de la energía térmica del conductor y por
consiguiente mayor será el calor liberado.
El calor producido por la corriente eléctrica que fluye través de un conductor es una medida del
trabajo hecho por la corriente venciendo la Resistencia del conductor; la energíarequerida
para este trabajo es suministrada por una fuente, mientras más calor produzca mayor será el
trabajo hecho por la corriente y por consiguiente mayor será la energía suministrada por la
fuente; entonces, determinando cuanto calor se produce se puede determinar cuanta energía
suministra la fuente y viceversa (esto es totalmente cierto si se produce calor solamente y no otro
tipo de trabajomecánico ó químico).
El físico ingles James Presccott Joule (1818- 1889), se interesó en éste problema y en 1840 publicó
su famoso escrito sobré;" La producción de calor por la Electricidad Voltaica" que detallaba el
resultado de sus experimentos con basé en los "mismos enunció una ley (Ley de Joule) de la
siguiente forma: " El calor total desarrollado en un conductor es directamente proporcional ala
Resistencia, al cuadrado de la corriente y al tiempo que dure el flujo de la corriente". Expresado
como fórmula Tenemos:
H = I2xR x t                     Donde:       H = Cantidad de calor,  en Joules
                                                               I=Intensidad de la corriente, en Amperes
                                                               R = Resistencia eléctrica,en Ohms
                                                         T=Tiempo de duración que fluye la corriente, en segundos 
La cantidad total de calor H debe ser igual a la cantidad total de energía eléctrica consumida,
por el principio conservación de la energía: energía eléctrica W consumida igual  a  la energía
térmica producida, ó: H = W=I2xR
El trabajo total realizado para mover una cargaeléctrica se determina por el producto de la
carga por la tensión necesaria para mover esa carga , es decir: W = QxE, dondeW = es el trabajo
realizado por la corriente, Q = carga en movimiento y  E= tensión aplicada al circuito; como Q=I
xt, lo sustituimos en la fórmula, y por Ley de Ohm sustituimos el equivalente de la tensión que es =
I x R, entonces tenemos: W =I x IxR xt = I2 x Rxt, que expresa lacantidad total de trabajo

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efectuada, por la corriente eléctrica.
La Ley de Joule expresa la energía en Joules; puesto que el calor se mide usualmente en
calorías, es conveniente conocer cuantos joules se producen por cada caloría de energía,
para ello el Sr. Joule definió en 1841 el equivalente eléctrico del calor medido en calorías, de la
siguiente forma:
H= 0.239.xI2 xR xt=calorías, es decir, que un joule = 0.239 calorías y una caloría = 4.18 joules.
Base dimensional:       En la fórmula de calor H = joules
                                     En la fórmula de energía ó trabajo W = Watts-segundo
Aplicación de la Ley de Joule:
Un calentador eléctrico alimentado por una línea de fuerza de 120 voltios consta de dos
enrollamientos de alambre de resistencia, cada uno de elloscon una resistencia de 30 Ohms,
conectados en serie y paralelo ¿cuánto calor producen durante 10 minutos en cada caso? :
Solución: Cuando las resistencias están conectadas en serie la Rt = 60 Ohmios y por
consiguiente la Intensidad de la corriente E/R = 120/ 60 = 2 Amperes. Usando dicho valor en la
ecuación de la Ley de Joule tenemos:H = 0. 239 xI2 xR xt = 0.239 x (2) (2) x(60) x (10 x60) =...