Efecto Joule

EXPERIMENTACION FISICA II

INGENIERIA INDUSTRIAL

NOMBRES: CODIGO:

16-11 -2013

TITULO DE LA PRÁCTICA:

Efecto Joule

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.

MATERIALES UTILIZADOS:

Calorímetro con resistencia calefactora

Fuente de poder PHYWE 13532.93

Reóstato 0 →44 Ω, I (máx.) = 3 A

Cables de conexión

Termómetro

Cronómetro

Amperímetro

Voltímetro

Balanza

MARCO TEÓRICO:

Cuando una corriente I pasa por una resistencia, se transfiere 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 de potencial 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 sistema denominada "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 que será calentada por ésta;

iii) el recipiente que contiene el agua, denominado "vaso calorimétrico". Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje THRASHER" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA:

4.1 Pesen el vaso calorimétrico vacío, sin el anillo de caucho que lo rodea.

4.2 Viertan unos 200 ml de agua en el vaso calorimétrico y pésenlo nuevamente.

4.3 Monten el circuito de la figura 1. Coloquen la resistencia calefactora dentro del agua.

Ajusten tanto la fuente como el reóstato de modo que la intensidad de corriente esté entre 2 A y 3 A y la caída de potencial en la resistencia calefactora entre 5 V y 6 V. Apaguen luego la fuente, dejando fijas las posiciones del reóstato y del control de voltaje de salida en la fuente.

4.4 Introduzcan cuidadosamente el sensor de temperatura (ver 3.3.3). Anoten la

temperatura inicial del agua, asegurándose primero que sea estable y uniforme.

4.5 Cierren el interruptor y simultáneamente pongan en marcha el cronómetro. Anoten en la tabla 1 los valores de la temperatura, la intensidad

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