Equivalencia Entre Energia Electrica y Calor

EQUIVALENCIA ENTRE ENERGIA ELECTRICA Y CALOR  OBJETIVOS:

Determinar la equivalencia entre dos formas de energia, la electrica y la calorifica para luego cuantificar cuantificar el “equivalen “equivalente te mecanico del calor”. calor”. Ademas se efectuara efectuara un analisis analisis para corregir corregir los datos experimentales como consecuencia de las perdidas perdidas de calor por la mala aislamiento del experimento. FUNDAMENTO TEORICO:

Como el calor es una forma de energia, energia, cualquier cualquier unidad de ebnergia ebnergia puede ser una unidad de calor. calor. Fue Joule Joule el prime primero ro en cuanti cuantific ficar ar el equiva equivalen lente te de energi energiaa mecani mecanica ca en energi energiaa calorifica, es decir el numero de Joules equivlente a una caloria. a cantidad relativa de las unidades calorificas y de las unidades mecanicas se la puede encont encontrar rar reali!a reali!ando ndo experi experime mento ntoss en los cuales cuales una cierta cierta cantid cantidad ad medid medidad ad de energi energiaa mecanica se convierte en una cantidad medida de calor. Despu"s de varias pruebas, Joule obtuvo la siguiente equivalencia# 1 caloria = 41!" Jo#l$%

$sta equivalenia nos indica que es necesario invertir %.&'( Jou)les para obtener una caloria. %en calorimetri moderna, las cantidades de calor se mniden casi siempre en funcion de la energi energiaa electr electrica ica que se sumini suministre stre,, esto esto se consig consigue ue *acien *aciendo do circul circular ar corrie corriente nte por una resistencia suergida dentro de un recipiente lleno de agua. A este tipo de recipiente muy bien aislado se lo denomina calorimetro. Cuando circula una intensidad de corriente “+” a traves fde la resistencia “” del calentador durante un cierto tiempo “t”, se disipa potencia electrica en forma de calor. -or definicin, la potencia suministrada es#  P  s

=  E  t 

-s / potencia suministrada 012 $ / energia suministrada 0J2 3 / 3empo de suministro se energia electrica 0s2 a potencia disipada viene dada por#  P d 

=

4

 I   R

=

V  4

 R -d / potencia disipada 012 + / intensidad de volta5e 0A2 6 / volyta5e volyta5e o diferencia de potencial 0v2 0v2  / esistencia electrica 072 $n este caso toda la potencia que se suministra se disipa en la resistencia - s/ -d.

 V  =    r 

4

 E 

     t   

Como la resistencia electrica se encuentra sumergida dentro del calorimetro y circula corriente electrica a traves de ella, esta disipa potencia en forma de calor, que es absorbido por el calorimetro y el agua. $fectuando un balance de enrgia se tiene# Q = Q&c ' Q&a

De donde se tiene# Q = (T)  * Ti+ (CC ' ,a - Ca+

8etodo de las me!clas para determinar C c. 9e ec*a al calorimetro una masa m & de agua que se encuentra a la tmperatura 3 &, luego se agrega a) calorimetro una masa m 4 de agua que se encuentra ala temperatura 3 4 muc*o mayor que 3 &. Cuando se *omogeni!a la me!cla y se produce el equilibrio termco se mide la temperatura de equilibrio 3eq. $fectuando el respectivo balance de energia se tiene# :g& / ;: p4 De donde se tiene#

C C 

=

m4 C a T 4

(T 

eq

−

−

T eq

T & )

−

m&C a

Correccin de la temperatura maxima alcan!ada# Como no existen aislantes pefectos, es necesario *acer uyna correcion de la temperatura maxima alcan!ada para tomar en cuenta e< calor cedid al medio ambiente. Durante el experimento se entrega calor de un modo uniforme, a causa de esto las temperaturas del agua y el calorimetro se incrementan tambien de un modo uniforme con el tiempo. Cuando se desconecta el suministro de energia electrica la temperatura comien!a a descender rapidamente. 3 0>C2

3f 

3ma!

3?

t 0s2

$l grafico teorico se obtendr=a si no existiesen perdidas de calor *acia el medio ambiente.

9eg@n la ley del enfriamiento de e1ton, la velocidad de enfriamiento de un cuerpo que se encuentra a una temperatura “3” y se *alla ubicado en un ambiente donde la temperatura es “3 a” esta dada por# dT  dt 

= − K (T  − T  ) a