EQUIVALENTE MECÁNICO DE CALOR
Enviado por Andrés Navarrete • 2 de Noviembre de 2015 • Prácticas o problemas • 802 Palabras (4 Páginas) • 270 Visitas
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EQUIVALENTE MECÁNICO DE CALOR
Resumen— mediante este laboratorio se logro determinar el valor del equivalente eléctrico del calor. Transformamos la energía eléctrica de una resistencia en energía calórica, sumergiéndola en agua dentro de un calorímetro. A partir que recibe el agua en calorías y la energía que proporciona la resistencia eléctrica en julios podemos conocer el equivalente eléctrico del calor.
Índice de Términos— Caloría, equivalente eléctrico del calor.
INTRODUCCIÓN
Por definición la caloría es la cantidad de energía térmica necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado centígrado. Los experimentos de Joule demostraron que no solo la energía térmica permite elevar la temperatura, sino que también cualquier otra forma de energía suministrada a un sistema puede realizar el mismo efecto. Con estos experimentos Joule pudo determinar el equivalente mecánico del calor, es decir el número necesario de Julios para aumentar en un grado la temperatura de un gramo de agua, mediante la utilización del trabajo mecánico.
MARCO TEORICO
el concepto de equivalente mecánico de calor hace referencia a que el movimiento y el calor son mutuamente intercambiables, y que en todos los casos, una determinada cantidad de trabajo podría generar la misma cantidad de calor siempre que el trabajo hecho se convirtiese totalmente en energía calórica.
Si introducimos una en un recipiente con agua a cierta temperatura, una resistencia, y aplicamos una diferencia de potencial (V), observamos el paso de una intensidad de corriente (I).
La potencia consumida en la resistencia se puede expresar como:
(1)[pic 1]
Donde: P: Cantidad de potencia eléctrica disipada en forma de calor, V: Voltios, I: Amperios.
La energía eléctrica generada al cabo de un tiempo t, es proporcional al trabajo (W):
(2)[pic 2]
Donde: W: trabajo, V: Voltios, I: Amperios, t: Tiempo.
Esta energía se transforma en calor. La cantidad de calor generado en el tiempo t se invierte en elevar no solo la temperatura del agua sin también la de las paredes del recipiente y otros elementos del calorímetro. Otra parte del calor es emitido por radiación al exterior. Si la temperatura inicial es T1 y la final Tf, entonces:
(3)[pic 3]
Donde: Q: calor ganado, E: equivalente en agua del calorímetro, T: Temperatura final e inicial.
También se tiene que el equivalente en agua de un calorímetro es:
(4)[pic 4]
Donde: E: equivalente en agua del calorímetro, m1: masa1, m2: masa2, T1: temperatura inicial, T2: temperatura 2, Tf: Temperatura final.
El equivalente mecánico de calor (J) será entonces la division entre las ecuaciones (2) y (3), que queda:
(5)[pic 5]
Donde: J: equivalente mecánico de calor, V: Voltios, I: Amperios, t: Tiempo, Q: Calor.
MÉTODO EXPERIMENTAL, ANÁLISIS DE RESULTADOS
Tabla N°1 Datos experimentales
No obs. | t[s] ±0.01 | T[°C] ±1 | V [voltios]±1 | I [amperios] ±0.1 |
1 | 120 | 24 | 120 | 1.7 |
2 | 13 | 25 | 120 | 1.7 |
3 | 8.09 | 26 | 120 | 1.7 |
4 | 7.23 | 27 | 120 | 1.7 |
5 | 8.13 | 28 | 120 | 1.7 |
6 | 7.41 | 29 | 120 | 1.7 |
7 | 8.37 | 30 | 120 | 1.7 |
8 | 8.98 | 31 | 120 | 1.7 |
9 | 9.24 | 32 | 120 | 1.7 |
10 | 6.92 | 33 | 120 | 1.7 |
11 | 6,99 | 34 | 120 | 1.7 |
12 | 9.26 | 35 | 120 | 1.7 |
13 | 7.61 | 36 | 120 | 1.7 |
14 | 7.59 | 37 | 120 | 1.7 |
15 | 9.80 | 38 | 120 | 1.7 |
Sabemos que la incertidumbre del termómetro es de
±1°C, del cronómetro es de ±0.01s.
A continuación calcularemos las respectivas
Incertidumbres de cada ecuación planteada.
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