EFECTO JOULE Informe 4
EFECTO JOULE Informe 4
EFECTO JOULE Informe 4
TEMA:
EFECTO JOULE N°4
SEMESTRE: 2019-2
CUSCO
2020
EFECTO JOULE
A. OBJETIVOS
Encontrar la relación entre la energía eléctrica y el calor.
Determinar el equivalente mecánico eléctrico del calor usado el principio de
conservación de energía.
B. MODELO TEORICO
Una corriente eléctrica que circula por un conductor, produce calor como
consecuencia de la resistencia que opone el conductor a su paso. Recordemos, que
la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito, representa el trabajo
realizado por unidad de carga, para transportarla de un punto a otro de distinto
potencial. Así entonces, la energía se ha transformado en calor.
Se puede enunciar la ley de Joule, de la forma siguiente: “El calor desprendido
en un conductor eléctrico al paso de una corriente, es proporcional al
cuadrado de la intensidad de la corriente, a la resistencia del conductor y al
tiempo”.
Toda resistencia eléctrica libera calor cuando una corriente eléctrica circula a
través de ella. Esta conversión de energía eléctrica en calor es conocida como
EFECTO JOULE. El calor liberado por la resistencia es absorbido por el medio
que lo rodea.
La LEY DE JOULE establece que la potencia P o rapidez con que se disipa energía
𝑑𝑊
eléctrica en forma de calor en el resistor está dado por P = = VI, siendo V la
𝑑𝑡
caída de potencial en la resistencia e I la corriente que circula por ella. La energía
eléctrica cedida durante el tiempo t es:
𝑊 = ∫ 𝑃𝑑𝑡 = 𝑉𝐼𝑡
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 esta contenida dentro de
un calorímetro de masa 𝑀𝑐𝑎𝑙 . Considerando que, por el principio de conservación
de energía, toda la energía eléctrica se transforma en energía calorífica Q.
𝑊 = 𝑉𝐼(𝑡𝑓 − 𝑡0 )∞ 𝑄
De otro lado tenemos que el valor ganado por el sistema (𝑄𝑠𝑖𝑠 ), agua más
calorímetro, puede determinarse mediante la expresión:
𝑄𝑠𝑖𝑠 = (𝐶𝑎𝑔𝑢𝑎 ∗ 𝑀𝑎𝑔𝑢𝑎 + 𝐶𝑐𝑎𝑙 ∗ 𝑀𝑐𝑎𝑙 )∆𝑇
𝑖 𝑉𝐼
𝑇 (𝑡 ) = ∗ 𝑡 − 𝑡𝑖
𝐽 ∑𝑀𝑐
Esto nos permite medir experimentalmente esta constante conocida como el
equivalente mecánico del calor J.
Como no es posible conocer con precisión todos los sumandos dentro la
sumatoria, (todos los términos de masa por capacidad calorífica de todos los
C. EQUIPOS Y MATERIALES
Un calorímetro con resistencia eléctrica
Una fuente DC
Un reóstato
Un cronometro
Un voltímetro
Un amperímetro
Una balanza
Un sensor de temperatura
Agua
Cables y conexiones
MULTIMETRO FUENTE DC
XPLORER REOSTATO
GLX
D. DISEÑO EXPERIMENTAL
E. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1) Con el equipo que le ha sido entregado proceda a realizar el montaje
experimental de la siguiente materias:
2) Pesar el vaso pequeño del calorímetro, vacío y sin anillo de caucho de que le
rodea
MCALORIMETRO=200.0 gr
3) vierta en el vaso cierta cantidad de agua (alrededor de 200g) y péselo
nuevamente; por diferencia halle la masa del agua añadida.
MCALORIMETRO + AGUA=525.0 gr
MAGUA=325.0 gr
4) Con el reóstato o resistencia variable y la fuente de voltaje construya un
circuito simple como en la ilustración 1.
50
40
T(ºC)
30 y = 1.3035x + 20.345
R² = 0.9622
20
10
0
0 5 10 15 20 25
t (min)
La curva de la grafico tiende a una figura lineal por lo tanto su ecuación empírica
será de la forma siguiente:
𝑌 = 𝐴(𝑥) + 𝐵
Tomando en cuenta los paramentos de la gráfica la temperatura en función
del tiempo entonces la ecuación empírica será la siguiente:
𝑇 = 𝐴(𝑡) + 𝐵
𝒏 ∑ 𝒅𝒊 𝑽𝒊 −∑ 𝒅𝒊 ∑ 𝑽𝒊
𝑨=
𝒏 ∑ 𝒅𝟐𝒊 −(∑ 𝒅𝒊 )𝟐
10(4610.75) − (112.5)(350.1)
𝐴=
10(1781.25) − (112.5)2
𝑨 = 1.3035
∑ 𝒅𝟐𝒊 ∑ 𝑽𝒊 −∑ 𝒅𝒊 ∑ 𝒅𝒊 𝑽𝒊
𝑩=
𝒏 ∑ 𝒅𝟐𝒊 −(∑ 𝒅𝒊 )𝟐
1781.25(350.1) − 112.5(4610.75)
𝐵= = 𝟐𝟎. 𝟑𝟒
10(1781.25) − (112.5)2
1 𝑉𝐼
⟹ = 𝐴 = 1.3035 ⟹𝑇0 = 𝐵 = 20.34
𝐽 Σ𝑀𝐶
J. RECOMENDACIONES
Primero para empezar a la práctica de laboratorio el circuito ya debe estar
instalado e instalado por docentes porque los docentes van a instalarlo bien.
Muchas veces los alumnos tenemos problemas en la instalación del circuito y
el circuito instalado por docentes sería una guía para la nueva instalación por
los alumnos que se instalaría sin ninguna dificultad.
Se desea que el laboratorio cuente con equipamiento que este en perfectas
condiciones muchas veces se ve que el laboratorio esta con equipos que no
están en perfectas condiciones.
Por lo tanto las probabilidades de obtener un error más grande es de un 70%
puesto que además del error instrumental esta averiado y nos da otro error