laboratorio de física II

1. EFECTO JOULE
Jeison Charris; Jesús Rojas; Hernán Alexis Aguirre
Código: 1533474; 1742134; 1522519
Escuela de Ingeniería Agrícola - Universidad del Valle
Fecha: octubre 25 de 2017
Práctica: Laboratorio # 9
En la práctica del laboratorio de física II , se hace dos experimentos con distintas cantidades
de agua contenida en un calorímetro en presencia de una resistencia conectada a fuente,
voltímetro, amperímetro y resistencia variable; anotando los valores de tiempo (t) y
temperatura (T). Después se calcula el equivalente mecánico del calor para cada
experimento de acuerdo a la Ley de Joule, teniendo como resultado
𝐽1 = 3,26 𝐽 y 𝐽2 = 3,62 𝐽
INTRODUCCIÓN
El efecto Joule se conoce como al
fenómeno irreversible por el cual si en un
elemento conductor o resistencia circula
corriente eléctrica parte de la energía se
transforma en calor.
Por lo tanto, este informe expone la
relación que hay entre la energía perdida
por la resistencia y calor ganado por el
calorímetro con agua, en 2 masas
diferentes de agua. Además, halla el
equivalente eléctrico del calor que se
utiliza gracias al principio de la
conservación de la energía.
Se procede a montar el circuito del efecto
Joule según la figura 1, que consiste de
calorímetro, voltímetro, amperímetro,
termómetro, agua y resistencia variable
para los 2 experimentos que se realizan.
Se realiza grafica de temperatura vs
tiempo con el propósito de encontrar la
pendiente, porque la pendiente es la
inversa de Joule.
2. MONTAJE EXPERIMENTAL
El montaje del laboratorio consiste en un
sistema eléctrico, al cual se conecta una
fuente de alimentación de 6V, reóstato
(resistencia variable ), calorímetro con
resistencia eléctrica que tiene una
voltímetro en paralelo además de un
detector de temperatura y termina con un
amperímetro.
Después del montaje, el sistema eléctrico
es ajustado por medio del reóstato a una
corriente de 3 A, luego se pesa el vaso
pequeño del calorímetro vacío y después
con agua aproximadamente a 200 y 400
g, se procede al realizar las medidas de
temperatura en un intervalo de tiempo por
medio del detector de temperatura y un
cronómetro, para cada calorímetro con agua.
Figura 1. Efecto Joule.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
M. calori 44,7 gr M agua gr. 275,5
dato N° t(s) T (°C)
1 0 26
2 62 28
3 124 29
4 186 30
5 248 30
6 310 31
7 372 32
8 434 33
9 496 32
10 558 34
11 620 35
TABLA DE DATOS ESAYO N° 2

2. La ley de Joule establece que la potencia
P ó rapidez con que se disipa energía
eléctrica en forma de calor en el resistor
00esta dado por: P = dW/dt = VI
siendo V la caída de potencial en la
resistencia, I la corriente que circula por
ella.
La energía eléctrica cedida durante el
tiempo t es
Al sumergir una resistencia R en cierta
cantidad de agua (masa del agua), a una
temperatura Ti y que el agua a su vez está
contenida dentro de un calorímetro de
masa (M del calorímetro). Considerando
que, por el principio de conservación de
energía, toda la energía eléctrica se
transforma en energía calórica Q;
entonces la energía eléctrica cedida W es
directamente proporcional al calor Q
𝑊 ∝ 𝑄
Además, tenemos que el valor ganado por
el sistema, Qsis, agua más calorímetro,
puede determinarse mediante la
expresión
En donde Cagua y Ccal, corresponden al
calor especifico del agua y del calorímetro
respectivamente, ∆T representa el
incremento en la temperatura por encima
del valor inicial T i.
Así que si la pendiente de la gráfica T vs t
se multiplica por el producto VI y se divide
por el factor ∑ 𝑀𝑐 para obtener el inverso
de la constante J en Joules/caloría, así:
Teniendo como datos iniciales:
I=3.042 A
V= 4.28 V
Calculamos J con base en la siguiente
ecuación:
𝐽 =
𝑉. 𝐼
(∑ 𝑚 𝑖 𝐶𝑖) 𝑀
Donde M es la pendiente de la recta
para cada gráfica.
M. calori 44,7 grM agua gr. 155,3
dato N° t(s) T (°C)
1 0 25
2 38 27
3 76 28
4 114 29
5 152 30
6 190 31
7 228 31
8 266 33
9 304 33
10 342 34
11 380 35
TABLA DE DATOS ESAYO N° 1

3. 𝐽1 =
(4.28)(3.04) 𝑉. 𝐴
[(155.3 )(1) + (44.77)(0.22)](
𝑐𝑎𝑙
𝑔𝑟. °𝐶
)0.0244
𝐽1 = 3,26 𝐽
𝜖1 = (
4.18 − 3.26
4.18
) × 100 = 22%
𝐽2 =
(4.28)(3.04) 𝑉. 𝐴
[(275.5 )(1) + (44.77)(0.22)](
𝑐𝑎𝑙
𝑔𝑟. °𝐶
)0.0126
𝐽2 = 3,62 𝐽
𝜖2 = (
4.18 − 3.62
4.18
) × 100 = 13.40%
4. CONCLUSIONES
 Agitar constantemente permite
obtener una distribución uniforme y
equilibrada del calor en el agua.
 A mayor masa de agua mejora la
exactitud de los resultados esperados
ya que la temperatura es una
propiedad extenciva.
 La energía potencial eléctrica perdida
por la resistencia se transforma en
calor ganado por el agua, esto
comprueba la ley de la conservación
de la energía.