DETERMINACIÓN DEL EQUIVALENTE ELÉCTRICO DEL CALOR

Universidad del cauca

Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y de la Educación

Departamento de química

Laboratorio de Termodinámica química

DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO DE LOS LÍQUIDOS (EFECTO JOULE), DETERMINACIÓN DEL EQUIVALENTE ELÉCTRICO DEL CALOR

Denis G. Córdoba, Diego Noguera

INTRODUCCION

El principio de conservación de la energía nos dice que si una dada cantidad de energía de

Algún tipo se transforma completamente en calor, la variación de la energía térmica

Resultante debe ser equivalente a la cantidad de energía entregada. En este experimento

Buscamos demostrar la equivalencia entre la energía entregada a un sistema y el calor en

Que se convierte. Si la energía se mide en Joules y el calor en calorías, nos proponemos

También encontrar la equivalencia entre estas unidades. A la relación cuantitativa entre Joules y calorías la llamaremos equivalente eléctrico (o mecánico) del calor, y la Denominaremos Je. Recordamos que Joule es la unidad de energía del Sistema Internacional De unidades: 1 J = 1 N-m; y una caloría es la cantidad de calor que hay que suministrar a un Gramo de agua para elevarle la temperatura 1 ºC (desde 14.5 ºC hasta 15.5 ºC).

OBJETIVO

Estudio de la relación entre el trabajo eléctrico y el calor y determinación de la relación Entre el Joule y la caloría.

CÁLCULOS Y RESULTADOS

En esta práctica se determinó el equivalente eléctrico, transformando energía eléctrica en térmica. Para ello se introdujo en un recipiente con agua a cierta temperatura, un bombillo, aplicando una diferencia de potencial entre sus extremos (V) para que circulara corriente (I) y de esta forma; según el principio de la conservación de la energía (suponiendo que no se hubiesen presentado pérdidas de calor); toda la energía transmitida por el bombillo sea absorbida por el aguay el aceite.

Tabla # 1 Determinación de la capacidad calorífica del calorímetro.

H2O a 30°C H2O a 40°C H2O a 50°C

Temperatura

(°C) Temperatura

(°C) Temperatura

(°C)

28 34 39

28 32 38

28 31 37

27 31 36.5

27 31 36

La capacidad calorífica del calorímetro encontrada para este caso de acuerdo a la ecuación:

cp=(m1c((Tf-T1)-(T2-Tf))/(m2(T2-Tf))

Dónde: m1= masa del agua (49.3580g), m2= masa del calorímetro y sus componentes (1755g), C= calor especifico del agua.

Promediando datos obtenemos que:

Cp=0.765, acorde a esto se determine que:

Kc=Cp*m2=0.765*1755g=133.875J/℃

Tabla # 1

Datos experimentales registrados en el H2o

1 Tiempo (min) 6.29 6.33 6.00

Temperatura inicial(°C) 10 20.5 30

Temperatura final (°C) 21 30.5 40.5

2 Tiempo (min) 6.14 6.43 6.1

Temperatura inicial (°C) 11 21 31

Temperatura final (°C) 21.5 31.4 41

Masa del agua: 110g

El calor cedido por la resistencia

Q=(Kc+mH_2 O*Cp)∆T)

A partir de esta ecuación el calor promedio cedido por la resistencia de los datos obtenidos (tabla #1) son:

Q1= 7116.83 J

Q2=6981.27 J

Lo que indica que el proceso realizado es repetible sin cambios significativos; promediando obtenemos que el calor cedido por la resistencia a 130 g de agua es de:

Q=7049.1 J

La energía eléctrica W generada al cabo de un tiempo t

W = V I t

La intensidad de corriente eléctrica medida es de 0.07 A y el voltaje aproximadamente es de 110v . a partir de estos datos se obtiene que w promedio es:

W1=2867.48

W2=2869.02

Promediando obtenemos W=2868.25

El Equivalente eléctrico del calor es entonces:

Je = W / qp=7049.1 J/2868.25 Ca= 2.46 j/Ca

Tabla # 2

Datos experimentales registrados en el aceite mineral

Tiempo (min) 4:09.79 5:40.0

Temperatura inicial(°C) 15 24.8

Temperatura final (°C) 25.5 35.3

Tabla # 3

Datos experimentales registrados en la glicerina

Tiempo (min) 6:90.0 6:22.8

Temperatura inicial(°C) 20 30

Temperatura final (°C) 31 40.5

Determinación del valor de los calores de glicerina y aceite mineral

Aplicando de nuevo la formula

Q=(Kc+m*Cp)∆T)

Donde Cp para el aceite mineral es de 2J/g*c y para la glicerina es de 2.26J/gC. Las masa del aceite mineral es de 104g y para glicerina 163.8g.

Q(ac.mineral)=5418.7 J

Q(glicerina)= 3589.7 J

CONCLUSIONES

Fue muy importante tener en cuenta el efecto Joule para determinar el equivalente eléctrico del calor, porque según éste, se podía observar experimentalmente con aumentos de temperatura, que la energía cedida por el bombillo era absorbida por el agua.

BIBLIOGRAFÍA

Zemansky, Dittman. Calor y termodinámica. Sexta edición. México, 1984. Editorial: Mc Graw Hill. Pág. 87-88.

Meiners, H.F.; Eppenstein, W.; Moore, K.H. Experimentos de física. Primera edición. México, 1980. Editorial Limusa. Pág. 215-217.

ANEXOS

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