ESCUEL A SUPERIOR POLITÉCNIC A DEL LITOR AL
Inst it ut o de Ciencias Físicas Laborat orio de Física C Equivalent e eléct rico del calor Nombre: Edgar A Alava Barco Paralelo 9 12/07/2011
I Término 2011
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RESUMEN Mediante este experimento logramos 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 del calor que recibe el agua en calorías y la energía que proporciona la resistencia eléctrica en joules podemos conocer el equivalente eléctrico del calor.
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).
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Para esta práctica medimos la cantidad de energía eléctrica convertida en energía térmica por medio de una bobina eléctrica calefactora sumergida en agua, la cual se puedo observar en la figura 1.
Figura 1. Bobina eléctrica calefactora
Inicialmente se obtuvo la masa del calorímetro, y también la masa de este con agua teniendo en cuenta que se había que llenar hasta dos tercios del vaso. Juntos con los demás compañeros de trabajo se midió la temperatura ambiente la cual fue de 24 °C para el momento de la práctica y la temperatura del agua fue así mismo de 24 °C, todos estos datos fueron registrados en el informe. Posteriormente se procedió a armar el circuito mostrado en la figura 2, en donde el reóstato fue integrado a la fuente de poder, teniendo en cuenta de que la bobina tuvo que hacer estado sumergido en agua para que la práctica sea exitosa. A continuación se ajusto el reóstato para que flujo de corriente sea de 1.5 A, abriendo luego el interruptor.
Figura 2. Circuito
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Agitando el agua suavemente con el termómetro se cerraba y abría el interruptor, tomando los datos cada 60 segundos de la corriente y el voltaje, todo esto se realizaba hasta que la temperatura del agua fue de 26 °C; cuando se llego a la temperatura deseada ya habíamos obtenidos cuatro muestras. Dichas muestras fueron anotadas en el informe y se procedió a sacar un valor promedio para la corriente y para el voltaje, realizando luego cálculos correspondientes.
RESULTADOS 1.
Observaciones y datos 1.1. Datos del experimento
asa del calorímetro Masa del agua y el vaso Masa del agua Temperatura inicial del agua Temperatura ambiente Temperatura final del agua Cambio en la Temperatura del agua Corriente promedio Voltaje promedio M
25 gr 185 gr 160 gr 24 °C 24 °C 26 °C 2 °C 1,57 A 3,85 V
Tabla 1. Datos del experimento
1.2. Valores de corriente y voltaje obtenidos durante la realización de la práctica
Tiempo (min)
Corriente (A)
Voltaje (V)
1 2 3 4
1,50 1,55 1,60 1,65 1,57
3,80 3,80 3,90 3,90 3,85
Tabla 2. Valores de corriente y voltaje
2.
Análisis 2.1. Determinar la energía eléctrica consumida en la resistencia, empleando E=IVt
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2.2. Determinar el calor absorbido por el agua, utilizando Q=mcT donde c=4,18 J/g.°C
2.3. Encontrar la diferencia relativa entre la energía eléctrica consumida y la energía térmica absorbida por el agua.
2.4. ¿Qué porcentaje de la energía fue con vertida en energía térmica en el agua?
2.5. Una bobina calefactora de inmersión se emplea para hervir 90.0 ml de agua de una taza de té. Si el valor nominal de la bobina de inmersión es de 200 W, encuentre el tiempo necesario para llevar esta cantidad de agua, inicialmente a 21 °C, hasta el p unto de ebullición.
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DISCUSION Al momento de la práctica tuvimos que realizar varias pruebas ya que el porcentaje de error era demasiado alto, que creemos era debido a la cantidad de agua que habíamos tomado. Una vez que obtuvimos la cantidad necesaria de agua procedimos a realizar. Error porcentual 7,81% entre entre la energía eléctrica consumida y la energía térmica absorbida por el agua, lo que nos quie re decir cumplimos al estar dentro del error tolerable del 10% dicho por el profesor, un error relativamente alto debido al uso de los instrumentos de la práctica. Además obtuvimos que el 92,% de energía eléctrica fue convertida en energía térmica, el restante 7,8% fue convertido en energía cinética, con ello cumplimos el principio de la conservación de la energía, y dicha energía no fue desperdiciada.
CONCLUSIONES Con esta práctica se pudo alcanzar el objetivo planteado antes de empezar a realizarla, que era el de observar la conservación de la energía en una transformación de energía eléctrica en energía térmica. Con lo q vimos que 1450 J de energía eléctrica fueron necesarios utilizar para transformar a energía térmica, la cual recibió 1337,2 J, es decir que el 92,2% de energía eléctrica a térmica fue empleado. Sin embargo existe un error relativo de 7,2% que quiere decir que la práctica que nosotros realizamos no fue tan alejada de la realidad.
BIBLIOGRAFIA
http://laboratoriodefisicoquimica.files.wordpress.com/2009/03/practica-no-17-determinacionexperimental-del-equivalente-electrico-del-calor.pdf
http://www.fisicarecreativa.com/informes/infor_termo/equiv_calor.pdf
http://www.fisicarecreativa.com/guias/equivalente.pdf
www.lfp.uba.ar/Minotti/fiibyg/equivalente.pdf
http://astro.df.uba.ar/f 2byg_2006/guias/labo11_equiv_leo.pdf
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